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混凝土作为建筑材料被广泛应用,因而也常常受到各种环境的考验和影响。混凝土在流动的软水和侵蚀性化学溶液中的化学、力学损伤,特别是两者的相互作用是材料劣化的主要原因。本文基于Gérard钙离子侵析理论对损伤发生机理进行研究和探讨,将有助于预测此类环境下混凝土结构的使用寿命。
钙在水泥熟料、水化反应和水化产物中具有指示剂的重要作用。本文根据Gérard钙离子侵析简化模型,以钙离子浓度为参变量,考虑一维侵析问题,剖分密集渐变的有限元网格,模拟混凝土试样在流动的软水作用下混凝土孔隙溶液中钙离子浓度随侵析时间和位置的变化情况。
钙离子侵析是一个非常缓慢的过程,通过采用浓度480g/l的硝酸铵溶液来加速钙离子侵析。文章深入探讨了硝酸铵溶液加速钙离子侵析的化学反应机理,模拟了在浓度为480g/l的硝酸铵溶液作用下混凝土孔隙溶液中钙离子浓度的演化过程。
根据混凝土孔隙溶液中钙离子浓度的变化情况,研究了化学损伤对混凝土本构关系的影响。编制了有限元程序,用位移加载模拟了混凝土在单独考虑化学损伤、同时考虑化学和力学损伤情况下的受力情况。最后,根据前面的化学和力学损伤理论,模拟遭受化学损伤条件下混凝土结构的力学性能。混凝土的化学损伤、特别是和力学损伤的相互作用给我们研究混凝土的损伤机理提供了一个新的方向。