• ISSN 0258-2724
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混凝土Ⅰ型裂缝扩展的氯离子渗透特征

张云国 张俊俊 韩玥

张云国, 张俊俊, 韩玥. 混凝土Ⅰ型裂缝扩展的氯离子渗透特征[J]. 西南交通大学学报, 2022, 57(5): 1047-1054. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200741
引用本文: 张云国, 张俊俊, 韩玥. 混凝土Ⅰ型裂缝扩展的氯离子渗透特征[J]. 西南交通大学学报, 2022, 57(5): 1047-1054. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200741
ZHANG Yunguo, ZHANG Junjun, HAN Yue. Characteristics of Chloride Ion Permeation in Concrete of Type Ⅰ Fracture Crack Propagation[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2022, 57(5): 1047-1054. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200741
Citation: ZHANG Yunguo, ZHANG Junjun, HAN Yue. Characteristics of Chloride Ion Permeation in Concrete of Type Fracture Crack Propagation[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2022, 57(5): 1047-1054. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200741

混凝土Ⅰ型裂缝扩展的氯离子渗透特征

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200741
基金项目: 辽宁省教育厅科学研究经费(LJKZ0498)
详细信息
    作者简介:

    张云国(1978—),男,副教授,博士,研究方向为高性能混凝土材料及混凝土结构耐久性,E-mail:zyg-ncwu@163.com

  • 中图分类号: TU528.2

Characteristics of Chloride Ion Permeation in Concrete of Type Fracture Crack Propagation

  • 摘要:

    为了研究荷载作用下混凝土结构裂缝扩展过程中的氯离子侵蚀问题,更加准确地描述不同扩展阶段裂缝周边的氯离子侵蚀特征,依据混凝土断裂准则,采用ANSYS参数化设计语言APDL进行二次开发,自编程序模拟了混凝土小梁Ⅰ型断裂裂缝开展过程;在断裂分析的基础上通过参数等效,采用结构-热分析方法,基于体应变-损伤变量-氯离子扩散系数一一映射关系,实现了混凝土裂缝扩展过程中各个阶段氯离子侵蚀的数值分析. 结果表明:不同裂缝扩展阶段,三点弯曲混凝土小梁裂缝周边氯离子侵蚀结果与试验结果吻合,荷载作用下混凝土裂缝尖端氯离子侵蚀呈现加剧现象,在混凝土结构耐久性寿命分析中起决定性作用;双K断裂准则和基于损伤参数的氯离子扩散模型能够模拟混凝土开裂过程氯离子侵蚀问题.

     

  • 图 1  荷载-裂缝口张开位移曲线

    Figure 1.  Curves of load-crack opening displacement

    图 2  带楔片混凝土试件

    Figure 2.  Concrete specimen with wedge

    图 3  氯离子浓度随深度变化

    Figure 3.  Variation of chloride ion concentration with depth

    图 4  水平方向氯离子浓度

    Figure 4.  Chloride concentration in horizontal direction

    图 5  竖直方向氯离子浓度

    Figure 5.  Chloride concentration in vertical direction

    图 6  裂缝尖端氯离子浓度云图

    Figure 6.  Cloud maps of chloride concentration at crack tip

    表  1  混凝土基本力学性能

    Table  1.   Basic mechanical properties of concrete

    参量E/GPaft /MPafc /MPaPmin/kNPmax/kN
    数值29.22.734.83.144.50
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  • [1] 金伟良,延永东,王海龙. 氯离子在受荷混凝土内的传输研究进展[J]. 硅酸盐学报,2010,38(11): 2217-2224. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.2010.11.035

    JIN Weiliang, YAN Yongdong, WANG Hailong. Research progress on the chloride transportation in stressed concrete[J]. Journal of the Chinese Ceramic Society, 2010, 38(11): 2217-2224. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.2010.11.035
    [2] DJERBI A, BONNET S, KHELIDJ A, et al. Influence of traversing crack on chloride diffusion into concrete[J]. Cement and Concrete Research, 2008, 38(6): 877-883. doi: 10.1016/j.cemconres.2007.10.007
    [3] ISMAIL M, TOUMI A, FRANÇOIS R, et al. Effect of crack opening on the local diffusion of chloride in cracked mortar samples[J]. Cement and Concrete Research, 2008, 38(8/9): 1106-1111. doi: 10.1016/j.cemconres.2008.03.009
    [4] 张菊辉,刘颖慧,时哲敏. 氯离子在开裂混凝土中的扩散特性研究[J]. 建筑材料学报,2018,21(2): 299-303. doi: 10.3969/j.issn.1007-9629.2018.02.020

    ZHANG Juhui, LIU Yinghui, SHI Zhemin. Diffusion property of chloride in cracked concrete[J]. Journal of Building Materials, 2018, 21(2): 299-303. doi: 10.3969/j.issn.1007-9629.2018.02.020
    [5] 徐义洪,范颖芳,殷雨时. 带裂缝混凝土内氯离子的输运规律[J]. 混凝土,2016(11): 68-72,82. doi: 10.3969/j.issn.1002-3550.2016.11.019

    XU Yihong, FAN Yingfang, YIN Yushi. Transport regularity of in load cracked concrete[J]. Concrete, 2016(11): 68-72,82. doi: 10.3969/j.issn.1002-3550.2016.11.019
    [6] 何世钦,贡金鑫. 弯曲荷载作用对混凝土中氯离子扩散的影响[J]. 建筑材料学报,2005,8(2): 134-138. doi: 10.3969/j.issn.1007-9629.2005.02.004

    HE Shiqin, GONG Jinxin. Influence of flexural loading on permeability of chloride ion in concrete[J]. Journal of Building Materials, 2005, 8(2): 134-138. doi: 10.3969/j.issn.1007-9629.2005.02.004
    [7] 邢锋,冷发光,冯乃谦,等. 长期持续荷载对素混凝土氯离子渗透性的影响[J]. 混凝土,2004(5): 3-8. doi: 10.3969/j.issn.1002-3550.2004.05.001

    XING Feng, LENG Faguang, FENG Naiqian, et al. The influence of long-term sustaining load on the permeability of plain concrete to chloride ion[J]. Concrete, 2004(5): 3-8. doi: 10.3969/j.issn.1002-3550.2004.05.001
    [8] ZHANG Y S, SUN W, LIU Z Y, et al. One and two dimensional chloride ion diffusion of fly ash concrete under flexural stress[J]. Journal of Zhejiang University—SCIENCE A, 2011, 12(9): 692-701. doi: 10.1631/jzus.A1100006
    [9] 董伟. 混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝起裂准则的试验研究与裂缝扩展过程的数值模拟[D]. 大连: 大连理工大学, 2008.
    [10] HILLERBORG A, MODÉER M, PETERSSON P E. Analysis of crack formation and crack growth in concrete by means of fracture mechanics and finite elements[J]. Cement and Concrete Research, 1976, 6(6): 773-781. doi: 10.1016/0008-8846(76)90007-7
    [11] 董伟,肖魁,何化南,等. 全级配混凝土Ⅰ型裂缝扩展全过程数值模拟[J]. 工程力学,2013,30(4): 228-234. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.0805

    DONG Wei, XIAO Kui, HE Huanan, et al. Numerical simulation on complete process of model Ⅰ crack propagation of fully-graded concrete[J]. Engineering Mechanics, 2013, 30(4): 228-234. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.11.0805
    [12] REINHARDT H W, CORNELISSEN H A W, HORDIJK D A. Tensile tests and failure analysis of concrete[J]. Journal of Structural Engineering, 1986, 112(11): 2462-2477. doi: 10.1061/(ASCE)0733-9445(1986)112:11(2462)
    [13] 吴智敏,董伟,刘康,等. 混凝土Ⅰ型裂缝扩展准则及裂缝扩展全过程的数值模拟[J]. 水利学报,2007,38(12): 1453-1459. doi: 10.3321/j.issn:0559-9350.2007.12.007

    WU Zhimin, DONG Wei, LIU Kang, et al. Mode Ⅰ crack propagation criterion of concrete and numerical simulation on complete process of cracking[J]. Journal of Hydraulic Engineering, 2007, 38(12): 1453-1459. doi: 10.3321/j.issn:0559-9350.2007.12.007
    [14] 张云国,魏锐,刘康. 弯曲荷载作用下混凝土氯离子渗透数值分析[J]. 材料科学与工程学报,2018,36(6): 941-946,980.

    ZHANG Yunguo, WEI Rui, LIU Kang. Numerical analysis on chloride permeability of concrete under bending loads[J]. Journal of Materials Science and Engineering, 2018, 36(6): 941-946,980.
    [15] 王显利. 氯离子侵蚀的钢筋混凝土结构锈蚀损伤[D]. 大连: 大连理工大学, 2008.
    [16] GERARD B, PIJAUDIER-CABOT G, LABORDERIE C. Coupled diffusion-damage modelling and the implications on failure due to strain localisation[J]. International Journal of Solids and Structures, 1998, 35(31/32): 4107-4120.
    [17] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 混凝土结构设计规范: GB 50010—2010[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2011.
    [18] 中华人民共和国交通部. 水运工程混凝土试验规程: JTJ 270—1998[S]. 北京: 人民交通出版社, 1999.
    [19] 延永东. 氯离子在损伤及开裂混凝土内的输运机理及作用效应[D]. 杭州: 浙江大学, 2011.
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-11-03
  • 修回日期:  2021-04-06
  • 网络出版日期:  2022-09-01
  • 刊出日期:  2021-04-07

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