基于MCM骨料模型的氯离子侵蚀混凝土模拟研究  

Simulation of chloride diffusion in concrete based on MCM aggregates model

作　　者：于磊[1] 徐凤[2] 刘文祥[1] 刘潇潇[1] 

机构地区：[1]湖南工学院建筑工程与艺术设计学院,湖南衡阳421002 [2]湖南工学院数理科学与能源工程学院,湖南衡阳421002

出　　处：《西北农林科技大学学报（自然科学版）》2017年第5期221-227,234,共8页Journal of Northwest A&F University(Natural Science Edition)

基　　金：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)

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。[Objective] This study analyzed the characteristics of chloride diffusion in concrete and oba- tined effective numerical simulation method. [Method] Based on Fick^s second law and Monte Carlo meth- od （MCM）,a concrete model for simulation of chloride diffusion was generated by random aggregates con- taining interracial 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 ag- gregates 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.

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 

分 类 号：TU528.33[建筑科学—建筑技术科学]