谷音,李攀

(福州大学土木工程学院,福建福州 350108)

0 引言

暴露在富含氯盐环境下的钢筋混凝土结构易遭受氯离子腐蚀[1].为了确保钢筋混凝土结构服役安全,准确预测钢筋表面氯离子浓度就显得十分重要.在氯离子扩散模型上,已往的研究往往忽视了截面形状对氯离子扩散的影响,直接将截面简化为一维平板单元[2-3].跨海桥梁和滨海结构墩柱常采用圆形截面形式.相关研究发现采用平板扩散模型并不都适用于圆形截面[4-5].

文献[6]考虑了几何形状对氯离子扩散的影响,采用二维Fick扩散微分方程描述氯离子在矩形和圆形截面上的扩散.在此基础上,文献[7]采用有限差分方法求解矩形截面所对应的二维扩散微分方程.随着计算机软件技术的发展,有限元分析方法被应用于模拟氯离子扩散.文献[8]通过有限元软件(Ansys)模拟了氯离子在矩形截面中的扩散.然而,影响氯离子在混凝土中扩散的因素十分复杂,钢筋腐蚀开始时间具有严重离散性.采用有限元方法对钢筋开始腐蚀时间进行概率统计效率低且不便.数学扩散方程表达式仍被需要.对于钢筋混凝土圆形截面,文献[9]考虑扩散系数为常值,采用分离变量的方法对极坐标下的Fick二维扩散方程进行求解,获得圆形扩散模型数学表达式.然而,文献[10]指出随着混凝土水化作用持续发生,导致毛细孔率逐渐降低,扩散系数随着服役时间增加而降低.文献[11]验证了扩散系数与服役时间紧密……