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基于MCM骨料模型的氯离子侵蚀混凝土模拟研究
于 磊1, 徐 凤2, 刘文祥,等1
1.湖南工学院 建筑工程与艺术设计学院;2.湖南工学院 数理科学与能源工程学院
摘要:
【目的】研究混凝土中氯离子的扩散特性和有效数值模拟方法。【方法】基于FICK第二定律和MCM(Monte Carlo method,蒙特卡洛法)生成包含界面过渡区的随机骨料,利用有限元计算方法进行混凝土中氯离子扩散的数值模拟,采用三相复合胞体、随机骨料2种不同的计算模型,对扩散过程分析中的重要参数即氯离子扩散系数进行计算,并将2种模型计算方法各自所得的3组扩散系数分别与已有3组不同骨料体积率试验结果进行比较。【结果】数值计算结果与试验结果一致性良好,三相复合胞体、随机骨料2种模型之间的复杂程度不同也决定了两者计算的精确性不同,其中随机骨料模型的计算结果更为准确,用其得到的3组计算结果(骨料体积率分别为10%,20%和30%)与试验结果的相对误差分别仅为1.36%,0.30%和1.75%。【结论】带界面过渡区的随机骨料模型能够很好地应用于混凝土的数值建模,可应用于混凝土侵蚀性研究。
关键词:  混凝土侵蚀  氯离子扩散系数  数值模拟  随机骨料模型
DOI:
分类号:
基金项目:湖南工学院科研资助项目(HY14004,HY14006);湖南省教育厅科学研究项目(16C0439,16C0431)
Simulation of chloride diffusion in concrete based on MCM aggregates model
YU Lei,XU Feng,LIU Wenxian,et al
Abstract:
【Objective】This study analyzed the characteristics of chloride diffusion in concrete and obatined effective numerical simulation method. 【Method】Based on Fick’s second law and Monte Carlo method (MCM),a concrete model for simulation of chloride diffusion was generated by random aggregates containing interfacial transition zone (ITZ).Finite element method (FEM) was used to simulate the chloride diffusion and diffusion coefficient was calculated using three-phase composite circle model and random aggregates model. 【Result】The simulation results agreed with experimental results.Due to the complexity of random aggregates model,it obtained more accurate result compared to three-phase composite circle model.The relative errors of three groups of simulation results with volume ratios of 10%,20%,and 30% were merely 1.36%,0.30% and 1.75%,respectively.【Conclusion】The random aggregates model with ITZ can be used in numerical simulation of concrete,and it is feasible to investigate diffusion in concrete.
Key words:  concrete corrosion  chloride diffusion coefficient  numerical simulation  random aggregate model