李万金 郭 力 周 鑫 洪 俊

(东南大学江苏省高校工程力学分析重点实验室, 南京 210096)

大量研究表明,钢筋锈蚀破坏是混凝土破坏的主要原因,而氯离子侵蚀又是造成钢筋锈蚀的主要因素.同时,混凝土的各材料相有着不同的扩散特性,如骨料几乎不可渗透,会阻碍氯离子扩散；而界面过渡区(ITZ)由于高孔隙率会加速氯离子扩散.因此,研究混凝土中氯离子扩散过程和混凝土细观结构对其影响至关重要.

由于混凝土的非均质多相特性,采用解析方法处理细观尺度上氯离子扩散较为困难,而数值模拟是一种可行的方法.常用的数值方法主要有有限差分法、有限元法和无网格法等.如Ruan等[1]基于元胞自动机(cellular automata)方法建立氯离子扩散细观模型,并采用有限差分法求解该模型,较好地提高了细观模型计算效率.Guo等[2]建立了氯离子扩散有限元细观模型,研究发现,氯离子扩散过程高度依赖ITZ性能和骨料含量.Peng等[3]建立了五相细观模型,研究了氯离子扩散系数、损伤区域长度和宽度等参数对氯离子扩散过程的影响.avija等[4]建立了氯离子扩散的三维细观格构模型,研究了裂纹对氯离子扩散过程的影响.以上经典局部方法能够较好地研究细观尺度上的氯离子扩散过程,但往往不能捕捉到混凝土非均质性导致的非局部效应.

Silling[5]提出一种非局部方法,即近场动力学方法(peridynamics).该方法采用空间积分形式的控制方程,能够较好地处理不连续(如裂纹、界面等)问题和……