基于元胞自动机的开裂混凝土氯离子扩散模拟与分析

• 作者: 马俊军 蔺鹏臻 刘应龙 何志刚
• 来源期刊: 西南交通大学学报
• 学科: 工学
• 关键词: 裂缝 元胞自动机 耐久性 混凝土 氯离子
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 页码范围: 360-368
• 页数: 9页
• 分类号: TU528
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210359

摘要

为获得氯离子在开裂混凝土中的浓度分布以及分析裂缝形状、分布形式、偏转角度对混凝土中氯离子扩散效应的影响,根据氯离子在开裂混凝土中的扩散机理,利用元胞自动机和均匀化等效分析方法,建立了模拟开裂混凝土中氯离子扩散过程的元胞自动机模型,并利用数值试验对模型中元胞尺寸进行了优化.研究结果表明:在不影响计算精度的情况下,为提高模型的计算效率,推荐采用元胞尺寸大小为0.5 mm;除个别数据外,模型模拟结果、试验结果与有限元分析结果吻合良好,最大偏差不超过10％;"V"形裂缝中氯离子浓度约为矩形裂缝的0.52倍;曲线形裂缝和折线形裂缝中氯离子浓度约为直线形裂缝的0.87倍和0.89倍;当裂缝偏转角从0° 分别增大至10°、20°、30° 时,裂缝端部氯离子浓度分别减小3.3％、21.9％、29.8％;裂缝对其周围氯离子扩散区域的影响范围与裂缝形状、分布形式和偏转角度无关,对裂缝周围氯离子扩散效应的影响主要集中在裂缝左右18 mm的范围内.