基于寒区自然环境作用的混凝土细观结构氯离子侵蚀模型制造技术

本发明专利技术公开了一种基于寒区自然环境作用的混凝土细观结构氯离子侵蚀模型，该模型以寒区退役桥梁混凝土芯样作为基础材料，基于X

【技术实现步骤摘要】
基于寒区自然环境作用的混凝土细观结构氯离子侵蚀模型


[0001]本专利技术属于桥梁工程材料性能分析技术邻域，涉及一种基于寒区自然环境作用的混凝土细观结构氯离子侵蚀模型。

技术介绍

[0002]桥梁作为现代交通基础设施的重要组成部分，对国家及地区的经济发展和社会进步具有重要作用。我国混凝土桥梁凭借其经济性高、环境适应性好、跨越能力强等优势，经过早期和后续的大量建设，已经在我国中小跨径桥梁中占据主体地位。随着服役时间的延长，已有大量的混凝土桥梁出现耐久性问题，若不及时进行合理的安全评估和等级评定将会造成巨大的经济损失和恶劣的社会影响。
[0003]我国寒冷地区混凝土桥梁除遭受自然冻融循环作用外，大量使用无机融雪剂(主要成分为氯盐)也对混凝土桥梁产生不利影响，氯离子侵蚀作用被认为是钢筋、钢绞线腐蚀加速并导致桥梁承载力退化迅速、结构耐久性不足的主要原因，因此掌握桥梁真实服役状态下的氯离子侵蚀状况是保证桥梁结构安全性、耐久性和经济性的重要前提。目前对于混凝土中氯离子侵蚀的研究主要集中于实验室模型方面，但实验室模型的试件尺度、侵蚀环境、离子成分往往本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于寒区自然环境作用的混凝土细观结构氯离子侵蚀模型，其特征在于所述混凝土细观结构氯离子侵蚀模型按照如下步骤进行建立：步骤1、基于寒区退役混凝土桥梁现场取芯检测和X
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ray CT断层扫描技术，获取寒区自然服役环境下材料劣化参数；步骤2、基于混凝土芯样扫描三维重构图像，生成混凝土随机凸多边形骨料三相细观结构二维平面模型；步骤3、利用离子滴定方法对自然环境作用下劣化混凝土构件进行离子浓度测定，假设各年份对混凝土结构所造成的劣化影响效应相同，结合历史气象数据，以有效扩散系数代替表观扩散系数，对劣化混凝土氯离子扩散系数进行修正，建立考虑多因素影响的氯离子扩散系数公式；步骤4、将混凝土随机凸多边形骨料三相细观结构二维平面模型与修正的混凝土中氯离子扩散系数计算公式应用于有限元中，建立混凝土细观结构氯离子侵蚀模型。2.根据权利要求1所述的基于寒区自然环境作用的混凝土细观结构氯离子侵蚀模型，其特征在于所述步骤1中，依据《混凝土结构现场检测技术标准(GB/T 50784
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2013)》对混凝土结构进行现场取芯与混凝土碳化深度测试；基于X
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ray CT断层扫描技术对混凝土芯样进行细观结构扫描，获得混凝土芯样断层图像并进行模型三维重构，获得混凝土粗骨料、砂浆以及气孔结构的尺寸和空间分布；混凝土配合比参数依据设计图纸和相关文献查阅，在不具备设计资料时，依据规范《普通配合比设计规范设计规程(JGJ 55
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2011)》进行配合比计算。3.根据权利要求1所述的基于寒区自然环境作用的混凝土细观结构氯离子侵蚀模型，其特征在于所述步骤2中，生成混凝土随机凸多边形骨料三相细观结构二维平面模型的过程如下：步骤2.1、混凝土桥梁在施工浇筑过程中混凝土骨料级配符合Fuller理想级配曲线，基于连续级配理论，通过Walraven转换公式与步骤1中X
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ray CT扫描三维重构结果，将三维空间各级配骨料的体积率换算成二维平面面积率；步骤2.2、利用Python语言定义混凝土骨料二维模型截面边长、各级配混凝土骨料的大小与面积率；步骤2.3、通过uniform函数随机生成混凝土骨料各级配中最小粒径与最大粒径间的随机数作为圆形骨料的半径r，生成骨料级配的顺序按照骨料粒径从大到小，依据圆形骨料半径确定骨料圆心x、y坐标；步骤2.4、在生成圆形骨料基础上，通过randrange函数随机生成整数n，5≤n≤8，将圆形骨料修饰为随机凸多边形骨料，依据凸多边形随机角角度计算定点坐标，并以增加半径的形式生成骨料与砂浆间的界面过渡区厚度及其顶点坐标；步骤2.5、判断随机凸多边形骨料外接圆之间是否发生干涉，若发生干涉则依据步骤2.3重新生成骨料，若未发生干涉则输出混凝土随机凸多边形骨料三相细观结构二维平面模型及与其对应界面过渡区的顶点坐标；步骤2.6、依据步骤2.1计算得到的骨料面积率，判断随机生成的各级配骨料面积率是否在误差允许范围内并进行参数调配，直到生成的凸多边形骨料模型符合测试结果为止，输出所有凸多边形及其对应界面过渡区顶点坐标导入CAD中完成绘图并生成dxf文件。
4.根据权利要求3所述的基于寒区自然环境作用的混凝土细观结构氯离子侵蚀模型，其特征在于所述Walraven转换公式表示为：式中，P(D＜D0)为骨料直径小于D0的概率，P
k
为混凝土骨料体积率，D0为该级配最小骨料粒径，D
max
为骨料最大粒径。5.根据权利要求3所述的基于寒区自然环境作用的混凝土细观结构氯离子侵蚀模型，其特征在于所述骨料圆心x、y坐标通过uniform函数以骨料半径为最小值、以模型边长与骨料半径差值为最大值随机生成。6.根据权利要求3所述的基于寒区自然环境作用的混凝土细观结构氯离子侵蚀模型，其特征在于所述凸多边形随机角角度为30
°
～90
°
。7.根据权利要求3或6所述的基于寒区自然环境作...

【专利技术属性】
技术研发人员：李顺龙，崔洪涛，柯栋元，李忠龙，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：