考虑热湿影响的氯盐侵蚀下混凝土中多相传输与相变模拟

在富含氯化物的环境中,氯离子引起的钢筋锈蚀是导致钢筋混凝土结构性能退化的主要原因之一。如何预测氯离子侵蚀过程以及提高结构抗侵蚀能力是混凝土结构工程师所必须面临的最严峻挑战。为此,本实验建立了一个用于数值分析混凝土中氯离子传输过程的计算模型。为能再现混凝土结构在非饱和、非等温条件下的真实状况,模型控制方程中考虑了氯离子、湿分、空气、热量在混凝土中的耦合传输过程,以及相互间的耦合作用。控制方程中所涉及的耦合系数均来自已有的材料模型和实验数据,而方程的数值求解使用了有限单元法。模型计算结果与试验数据显示出良好的吻合度,研究结果可为混凝土结构的减防腐蚀灾害设计提供重要的参考。

混凝土结构高温爆裂风险的模糊综合评价

混凝土在火灾等高温条件下的爆裂,会给整个建筑结构的安全带来严重危害。目前,混凝土结构的高温爆裂风险分析与评价已经成为混凝土结构抗火性能研究的热点,而模糊数学理论是分析此类问题的最有效方法之一。混凝土爆裂现象比较复杂,必须综合考虑材料和外部环境2个方面的因素。选择混凝土强度、水灰比、纤维量、养护湿度、荷载水平和升温速率组成影响因素集,并按各因素的重要性赋以不同的权重,应用模糊数学理论建立混凝土结构高温爆裂风险模糊综合评价模型。先随机选取10个混凝土试样组成待评价爆裂风险的混凝土样本集;然后形成该样本集的指标特征值矩阵,并转换为相应的相对隶属度矩阵;结合权重,可得10个混凝土试样相对5个爆裂风险级别的相对隶属度矩阵;最后,计算出待评价的10个混凝土试样的爆裂级别特征值。爆裂风险预测与试验的结果一致,表明所建立的模型能有效地评价混凝土高温爆裂风险。

含湿量对混凝土结构抗火性能影响的数值研究

根据国内外混凝土结构火灾实验的研究结果,结合笔者之前的工作基础,利用数值模拟手段探讨了混凝土构件的含湿量对其抗火性能的影响,这些影响包括对温度场、蒸汽压力、损伤等,并阐释了材料内部在火灾中发生的现象及其背后原因,为混凝土结构防减灾设计研究提供更多的借鉴。