CN113125685B - 一种氯盐环境作用下装配式混凝土及其结合界面设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氯盐环境作用下装配式混凝土及其结合界面设计方法，涉及装配式建筑技术领域。所述方法包括：获取第一基体的第一氯离子扩散系数、第二基体的第二氯离子扩散系数、第一基体和第二基体之间的结合界面层的第三氯离子扩散系数；采集结合界面层的最大粗骨科直径；以得到结合界面层的氯离子浓度达到腐蚀临界浓度时氯离子的实际传输距离、锯齿状结合界面的锯齿的角度和高度；最终构建锯齿状结合界面。本发明通过量化确定混凝土结合界面的氯离子扩散系数和混凝土结合界面的粗糙度参数，能够定量指导结合界面的处理参数，能够更有效地提高、指导、控制施工质量，显著延长装配式混凝土结构的耐久性和使用年限。
Description
技术领域
本发明涉及装配式建筑技术领域，尤其涉及一种氯盐环境作用下装配式混凝土及其结合界面设计方法。
背景技术
混凝土结合界面广泛存在于混凝土结构中，如混凝土浇筑过程中的施工缝、沉降缝和伸缩缝等结构缝、预制构件湿法安装过程中的拼接缝以及结构修复加固中新旧混凝土的接缝等。混凝土结合界面由不同混凝土基体、界面层以及界面钢筋共同构成。界面层附近不同混凝土基体的材料性能和水化程度不同，界面层存在变形协调问题，在荷载和收缩作用下，容易形成薄弱环节；另一方面，这些薄弱界面层为有害物质提供了便捷的传输途径，加速了界面钢筋的腐蚀，腐蚀产物的体积膨胀将加剧结合界面损伤，导致结构在结合界面附近耐久性降低甚至失效。由混凝土结合界面耐久性不足引起的失效案例屡见不鲜，严重地影响了结构的适用性能，并威胁结构的安全服役。
在海洋环境下，装配式混凝土结合界面容易受到氯离子侵蚀而导致钢筋发生腐蚀，严重影响混凝土结构的耐久性能，甚至危害结构的安全服役。因此，氯盐环境作用下混凝土结合界面的耐久性能和安全服役是关系混凝土结构能否长效工作的重要基础，对延长结构使用寿命，实现土木工程可持续发展具有重要的科学意义和社会价值。
发明内容
本发明目的在于，提供一种氯盐环境作用下装配式混凝土及其结合界面设计方法，通过量化确定混凝土结合界面的氯离子扩散系数和混凝土结合界面的粗糙度参数，以提升装配式混凝土结构结合界面的耐久性能。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种氯盐环境作用下装配式混凝土，包括第一基体和第二基体；所述第一基体和所述第二基体之间的结合界面呈锯齿状；所述结合界面的锯齿的高度和角度，通过所述第一基体和所述第二基体两侧混凝土的氯离子扩散系数，及所述第一基体和所述第二基体之间的结合界面层的氯离子扩散系数获得。
优选地，所述结合界面的锯齿的高度和角度，还与结合界面层的最大粗骨科直径相关联。
本发明实施例还提供一种氯盐环境作用下装配式混凝土的结合界面设计方法，包括：
获取第一基体的第一氯离子扩散系数、第二基体的第二氯离子扩散系数、第一基体和第二基体之间的结合界面层的第三氯离子扩散系数；
采集结合界面层的最大粗骨科直径；
基于表面离子浓度和初始离子浓度，并根据所述第一氯离子扩散系数、所述第二氯离子扩散系数、所述第三氯离子扩散系数和所述最大粗骨科直径，得到结合界面层的氯离子浓度达到腐蚀临界浓度时氯离子的实际传输距离；
基于所述实际传输距离，并根据所述第一氯离子扩散系数、所述第二氯离子扩散系数、所述第三氯离子扩散系数和所述最大粗骨科直径，得到锯齿状结合界面的锯齿的角度和高度；
根据所述角度和所述高度构建锯齿状结合界面。
优选地，所述第一氯离子扩散系数、所述第二氯离子扩散系数和所述第三氯离子扩散系数是通过对混凝土试件进行RCM试验获得的，所述RCM试验包括：
取浇筑并养护完成后的第一基体普通混凝土芯体试件、第二基体普通混凝土芯体试件、结合界面层混凝土芯体试件各若干个，并将试件切割成较小的标准试块；
将所述标准试块放入真空容器中，将所述真空容器中的绝对压力减小至1～5千帕并维持3～5h；
在保持真空泵工作的同时，将饱和氢氧化钙溶液吸入所述真空容器，浸没所述标准试块；
浸没所述标准试块1h后给所述真空容器放入空气，浸泡18±2h后取出所述标准试块；
擦干所述标准试块表面的水分，测量所述标准试块得到厚度L；
将所述标准试块放入RCM测试装置并通电，读取初始电流I0，确定最终电压U及加压时间t，记录RCM测试装置中溶液的初始温度T0和最终温度T1；
通电结束后，将所述标准试块沿轴向分成两半；
在所述标准试块的分割面喷涂0.1mol/L的硝酸银显色溶液，显色后读取显色深度d，取每组若干个试件的平均值Xd；
取第一氯离子扩散系数、第二氯离子扩散系数中较大的值作为混凝土等效氯离子扩散系数Dcon，取第三氯离子扩散系数作为结合界面层等效氯离子扩散系数Dface；并根据以下公式计算非稳态氯离子迁移系数Dnssm：
其中，Dnssm为非稳态下氯离子的迁移系数；T为RCM测试装置中溶液的初始温度T0和最终温度T1的平均值；L为所述标准试块的厚度；Xd为所有试件渗透深度的平均值；t1为RCM测试装置的通电时间。
优选地，氯离子侵入混凝土的驱动力以扩散为主，整个侵入过程符合菲克第二定律，其一维扩散的控制方程为：
其边界条件和初始条件为：
C|x＝0＝Cs
C|x＝∞＝C0
其中，c为保护层的厚度，x为氯离子的扩散深度，t2为氯离子的扩散时长，Cs为表面离子浓度，C0为初始离子浓度。
优选地，所述控制方程的解析解为：
其中，x为氯离子的扩散深度，t2为氯离子的扩散时长，erf表示误差函数：
优选地，传输时间t后钢筋表面氯离子浓度达到腐蚀临界浓度Ce，此时氯离子的扩散深度x等于保护层厚度c，氯离子的扩散时长t2等于混凝土寿命，氯离子的扩散时长t2的关系式为：
在侵蚀时间t后，结合界面层处氯离子浓度为Ce的实际传输距离cj为：
其中，cj为结合界面层处氯离子浓度为Ce的深度，Dcon为混凝土等效氯离子扩散系数，Dface为结合界面层等效氯离子扩散系数。
优选地，将结合界面层传输距离进行α角度旋转，得到角度α的计算式为：
其中，Dcon为混凝土等效氯离子扩散系数，Dface为结合界面层等效氯离子扩散系数。
优选地，根据所述第一氯离子扩散系数、所述第二氯离子扩散系数、所述第三氯离子扩散系数和所述最大粗骨科直径，得到高度h的计算式为：
其中，dx为结合界面层的最大粗骨科直径，Dcon为混凝土等效氯离子扩散系数，Dface为结合界面层等效氯离子扩散系数。
本发明实施例还提供一种氯盐环境作用下装配式混凝土的结合界面设计装置，包括：
扩散系数获取模块，用于获取第一基体的第一氯离子扩散系数、第二基体的第二氯离子扩散系数、第一基体和第二基体之间的结合界面层的第三氯离子扩散系数；
粗骨科直径获取模块，用于获取结合界面层的最大粗骨科直径；
实际传输距离获取模块，用于基于表面离子浓度和初始离子浓度，并根据所述第一氯离子扩散系数、所述第二氯离子扩散系数、所述第三氯离子扩散系数和所述最大粗骨科直径，得到结合界面层的氯离子浓度达到腐蚀临界浓度时氯离子的实际传输距离；
结合界面参数获取模块，用于基于所述实际传输距离，并根据所述第一氯离子扩散系数、所述第二氯离子扩散系数、所述第三氯离子扩散系数和所述最大粗骨科直径，得到锯齿状结合界面的锯齿状的角度和高度；
结合界面构建模块，用于根据所述角度和所述高度构建锯齿状结合界面。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的一种氯盐环境作用下装配式混凝土及其结合界面设计方法，所述方法通过量化确定混凝土结合界面的氯离子扩散系数和混凝土结合界面的粗糙度参数，以提升装配式混凝土结构结合界面的耐久性能。定量指导结合界面的处理参数，能够更有效地提高、指导、控制施工质量，显著延长装配式混凝土结构的耐久性使用年限。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明某一实施例提供的氯盐环境作用下装配式混凝土的结构示意图；
图2是本发明某一实施例提供的氯盐环境作用下装配式混凝土的结合界面设计方法的流程示意图；
图3是本发明另一实施例提供的氯盐环境作用下装配式混凝土的结构示意图；
图4是本发明某一实施例提供的氯盐环境作用下装配式混凝土切割后得到的标准试块的结构示意图；
图5是本发明某一实施例提供的RCM试验示意图；
图6是本发明某一实施例提供的锯齿状结合界面层示意图；
图7是本发明某一实施例提供的锯齿状结合界面示意图；
图8是本发明某一实施例提供的氯盐环境作用下装配式混凝土的结合界面设计装置的结构示意图；
图9是本发明某一实施例提供的计算机终端设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图1，图1为本发明某一实施例提供的氯盐环境作用下装配式混凝土的结构示意图。本实施例提供的氯盐环境作用下装配式混凝土，包括第一基体1和第二基体2，第一基体1和第二基体2之间的结合界面呈锯齿状。结合界面的锯齿的高度和角度，通过第一基体1和第二基体2两侧混凝土的氯离子扩散系数，及第一基体1和第二基体2之间的结合界面层的氯离子扩散系数获得。其中结合界面的锯齿的高度h和角度α，还与结合界面层的最大粗骨科直径dx相关联。
请参阅图2，图2为本发明某一实施例提供的氯盐环境作用下装配式混凝土的结合界面设计方法的流程示意图。本实施例提供的氯盐环境作用下装配式混凝土的结合界面设计方法，包括以下步骤：
S110，获取第一基体1的第一氯离子扩散系数、第二基体2的第二氯离子扩散系数、第一基体1和第二基体2之间的结合界面层的第三氯离子扩散系数；
S120，采集结合界面层的最大粗骨科直径；
S130，基于表面离子浓度和初始离子浓度，并根据第一氯离子扩散系数、第二氯离子扩散系数、第三氯离子扩散系数和最大粗骨科直径，得到结合界面层的氯离子浓度达到腐蚀临界浓度时氯离子的实际传输距离；
S140，基于实际传输距离，并根据第一氯离子扩散系数、第二氯离子扩散系数、第三氯离子扩散系数和最大粗骨科直径，得到锯齿状结合界面的锯齿状的角度和高度；
S150，根据角度和高度构建锯齿状结合界面。
第一氯离子扩散系数、第二氯离子扩散系数和第三氯离子扩散系数是通过对混凝土试件进行RCM试验获得的，混凝土和结合界面的氯离子扩散系数测量具体步骤如下：
(A1)取浇筑并养护完成后的第一基体1普通混凝土芯体试件、第二基体2普通混凝土芯体试件、结合界面层混凝土芯体试件各若干个，并将试件切割成较小的标准试块；在本实施例中，浇筑的第一基体1和第二基体2整体为450mm×450mm×100mm的长方体，如图3所示。切割后得到的标准试块为φ100×50mm的圆柱体，如图4所示。
(A2)将标准试块放入真空容器中(如图5所示)，将真空容器中的绝对压力减小至1～5千帕并维持3～5h。图5为在本实施例中，标准试块放入真空容器中进行RCM试验的示意图，图5中的标号1为PVC套筒、2为阳极液(氢氧化钠)、3为阳极不锈钢网、4为标准试块、5为阴极液(氯化钠)、6为阴极不锈钢网，7为真空容器。
(A3)在保持真空泵工作的同时，将饱和氢氧化钙溶液吸入真空容器，浸没标准试块。
(A4)浸没标准试块1h后给真空容器放入空气，浸泡18±2h后取出标准试块。
(A5)擦干标准试块表面的水分，测量标准试块得到厚度L。
(A6)将标准试块放入RCM测试装置并通电，读取初始电流I0，确定最终电压U及加压时间t，记录RCM测试装置中溶液的初始温度T0和最终温度T1。
(A7)通电结束后，将标准试块沿轴向分成两半。
(A8)在标准试块的分割面喷涂0.1mol/L的硝酸银显色溶液，15min后显色，读取显色深度d，取每组若干个试件的平均值Xd。
取第一氯离子扩散系数、第二氯离子扩散系数中较大的值作为混凝土等效氯离子扩散系数Dcon，取第三氯离子扩散系数作为结合界面层等效氯离子扩散系数Dface；并根据以下公式计算非稳态氯离子迁移系数Dnssm：
其中，Dnssm(单位：×10-12m2/s)为非稳态下氯离子的迁移系数；T(单位：℃)为RCM测试装置中溶液的初始温度T0和最终温度T1的平均值；L(单位：mm)为标准试块的厚度；Xd(单位：mm)为所有试件渗透深度的平均值；t1(单位：h)为RCM测试装置的通电时间。
氯离子侵入混凝土的驱动力以扩散为主，整个侵入过程符合菲克第二定律，其一维扩散的控制方程为：
在本实施例中，假设边界条件和初始条件为：
其中，c为保护层的厚度，x为氯离子的扩散深度，t2为氯离子的扩散时长，Cs(单位：mol/m3)为构件的表面离子浓度，即RCM试验中与构件接触的溶液的氯离子浓度，C0(单位：mol/m3)为构件内部的初始离子浓度，即RCM实验中构件内部初始的氯离子浓度。
一维扩散的控制方程的解析解为：
其中，D为氯离子扩散系数，x为氯离子的扩散深度，t2为氯离子的扩散时长，erf表示误差函数：
结合界面为锯齿状，dx表示最大粗骨料直径。传输时间t后钢筋表面氯离子浓度达到腐蚀临界浓度Ce，此时氯离子的扩散深度x等于保护层厚度c，氯离子的扩散时长t2等于混凝土寿命，根据式(4)，令x＝c，
移项即可求得氯离子的扩散时长t2，氯离子的扩散时长t2的关系式为：
在侵蚀时间t后，结合界面层处氯离子浓度为Ce的实际传输距离cj为：
其中，cj(单位：mm)为结合界面层处氯离子浓度为Ce的深度，Dcon(单位：m2/a)为混凝土等效氯离子扩散系数，Dface(单位：m2/a)为结合界面层等效氯离子扩散系数。
将结合界面层传输距离进行α角度旋转，如图6所示，得到角度α的计算式为：
其中，Dcon为混凝土等效氯离子扩散系数，Dface为结合界面层等效氯离子扩散系数。
根据第一氯离子扩散系数、第二氯离子扩散系数、第三氯离子扩散系数和最大粗骨科直径，得到高度h的计算式为：
其中，dx为结合界面层的最大粗骨科直径，Dcon为混凝土等效氯离子扩散系数，Dface为结合界面层等效氯离子扩散系数。
最终，本实施例根据角度α和高度h构建的锯齿状结合界面如图7所示。
请参阅图8，图8是本发明某一实施例提供的氯盐环境作用下装配式混凝土的结合界面设计装置的结构示意图。在本实施例中与上述实施例相同的部分，在此不再赘述。本实施例提供的氯盐环境作用下装配式混凝土的结合界面设计装置，包括：
扩散系数获取模块210，用于获取第一基体1的第一氯离子扩散系数、第二基体2的第二氯离子扩散系数、第一基体1和第二基体2之间的结合界面层的第三氯离子扩散系数；
粗骨科直径获取模块220，用于获取结合界面层的最大粗骨科直径；
实际传输距离获取模块230，用于基于表面离子浓度和初始离子浓度，并根据第一氯离子扩散系数、第二氯离子扩散系数、第三氯离子扩散系数和最大粗骨科直径，得到结合界面层的氯离子浓度达到腐蚀临界浓度时氯离子的实际传输距离；
结合界面参数获取模块240，用于基于实际传输距离，并根据第一氯离子扩散系数、第二氯离子扩散系数、第三氯离子扩散系数和最大粗骨科直径，得到锯齿状结合界面的锯齿的角度和高度；
结合界面构建模块250，用于根据角度和高度构建锯齿状结合界面。
关于氯盐环境作用下装配式混凝土的结合界面设计装置的具体限定可以参见上文中对于的限定，在此不再赘述。上述氯盐环境作用下装配式混凝土的结合界面设计装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
请参阅图9，本发明实施例提供一种计算机终端设备，包括一个或多个处理器和存储器。存储器与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述任意一个实施例中的氯盐环境作用下装配式混凝土的结合界面设计方法。
处理器用于控制该计算机终端设备的整体操作，以完成上述的氯盐环境作用下装配式混凝土的结合界面设计方法的全部或部分步骤。存储器用于存储各种类型的数据以支持在该计算机终端设备的操作，这些数据例如可以包括用于在该计算机终端设备上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据。该存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static RandomAccess Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically ErasableProgrammable Read-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(ErasableProgrammable Read-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
在一示例性实施例中，计算机终端设备可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device,简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的氯盐环境作用下装配式混凝土的结合界面设计方法，并达到如上述方法一致的技术效果。
在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述任意一个实施例中的氯盐环境作用下装配式混凝土的结合界面设计方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器，上述程序指令可由计算机终端设备的处理器执行以完成上述的氯盐环境作用下装配式混凝土的结合界面设计方法，并达到如上述方法一致的技术效果。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种氯盐环境作用下装配式混凝土，其特征在于，包括第一基体和第二基体；
所述第一基体和所述第二基体之间的结合界面呈锯齿状；
所述结合界面的锯齿的高度和角度，通过所述第一基体的第一氯离子扩散系数、所述第二基体的第二氯离子扩散系数、所述第一基体和所述第二基体之间的结合界面层的第三氯离子扩散系数，以及结合界面层的最大粗骨科直径获得；
所述角度的计算式为：
所述高度的计算式为：
其中，α为角度，h为高度，当第一氯离子扩散系数大于第二氯离子扩散系数时Dcon为第一氯离子扩散系数，当第一氯离子扩散系数小于第二氯离子扩散系数时Dcon为第二氯离子扩散系数，Dface为第三氯离子扩散系数，dx为结合界面层的最大粗骨科直径。
2.一种氯盐环境作用下装配式混凝土的结合界面设计方法，其特征在于，包括：
获取第一基体的第一氯离子扩散系数、第二基体的第二氯离子扩散系数、第一基体和第二基体之间的结合界面层的第三氯离子扩散系数；
采集结合界面层的最大粗骨科直径；
基于表面离子浓度和初始离子浓度，并根据所述第一氯离子扩散系数、所述第二氯离子扩散系数、所述第三氯离子扩散系数和所述最大粗骨科直径，得到结合界面层的氯离子浓度达到腐蚀临界浓度时氯离子的实际传输距离；具体地，在侵蚀时间t后，实际传输距离为：
其中，cj为钢筋表面氯离子浓度达到腐蚀临界浓度时氯离子的扩散深度，c为保护层的厚度，当第一氯离子扩散系数大于第二氯离子扩散系数时Dcon为第一氯离子扩散系数，当第一氯离子扩散系数小于第二氯离子扩散系数时Dcon为第二氯离子扩散系数，Dface为第三氯离子扩散系数；
基于所述实际传输距离，并根据所述第一氯离子扩散系数、所述第二氯离子扩散系数、所述第三氯离子扩散系数和所述最大粗骨科直径，得到锯齿状结合界面的锯齿的角度和高度；具体地，所述角度和高度的计算式分别为：
其中，α为角度，h为高度，当第一氯离子扩散系数大于第二氯离子扩散系数时Dcon为第一氯离子扩散系数，当第一氯离子扩散系数小于第二氯离子扩散系数时Dcon为第二氯离子扩散系数，Dface为第三氯离子扩散系数，dx为结合界面层的最大粗骨科直径；
根据所述角度和所述高度构建所述锯齿状结合界面。
3.根据权利要求2所述的氯盐环境作用下装配式混凝土的结合界面设计方法，其特征在于，所述第一氯离子扩散系数、所述第二氯离子扩散系数和所述第三氯离子扩散系数是通过对混凝土试件进行RCM试验获得的，所述RCM试验包括：
取浇筑并养护完成后的第一基体普通混凝土芯体试件、第二基体普通混凝土芯体试件、结合界面层混凝土芯体试件各若干个，并将试件切割成较小的标准试块；
将所述标准试块放入真空容器中，将所述真空容器中的绝对压力减小至1～5千帕并维持3～5h；
在保持真空泵工作的同时，将饱和氢氧化钙溶液吸入所述真空容器，浸没所述标准试块；
浸没所述标准试块1h后给所述真空容器放入空气，浸泡18±2h后取出所述标准试块；
擦干所述标准试块表面的水分，测量所述标准试块得到厚度L；
将所述标准试块放入RCM测试装置并通电，读取初始电流I0，确定最终电压U及加压时间t，记录RCM测试装置中溶液的初始温度T0和最终温度T1；
通电结束后，将所述标准试块沿轴向分成两半；
在所述标准试块的分割面喷涂0.1mol/L的硝酸银显色溶液，显色后读取显色深度d，取每组若干个试件的平均值Xd；
根据以下公式计算非稳态氯离子迁移系数Dnssm：
其中，Dnssm为非稳态下氯离子的迁移系数；T为RCM测试装置中溶液的初始温度T0和最终温度T1的平均值；L为所述标准试块的厚度；Xd为所有试件渗透深度的平均值；t1为RCM测试装置的通电时间。
4.根据权利要求3所述的氯盐环境作用下装配式混凝土的结合界面设计方法，其特征在于，氯离子侵入混凝土的驱动力以扩散为主，整个侵入过程符合菲克第二定律，其一维扩散的控制方程为：
其边界条件和初始条件为：
C|x＝0＝Cs
C|x＝∞＝C0
其中，D为氯离子扩散系数，c为保护层的厚度，x为氯离子的扩散深度，t2为氯离子的扩散时长，Cs为表面离子浓度，C0为初始离子浓度。
5.根据权利要求4所述的氯盐环境作用下装配式混凝土的结合界面设计方法，其特征在于，所述控制方程的解析解为：
其中，x为氯离子的扩散深度，t2为氯离子的扩散时长，erf表示误差函数：
6.根据权利要求5所述的氯盐环境作用下装配式混凝土的结合界面设计方法，其特征在于，传输时间t后钢筋表面氯离子浓度达到腐蚀临界浓度Ce，此时氯离子的扩散深度x等于保护层厚度c，氯离子的扩散时长t2等于混凝土寿命，氯离子的扩散时长t2的关系式为：
7.一种氯盐环境作用下装配式混凝土的结合界面设计装置，其特征在于，包括：
扩散系数获取模块，用于获取第一基体的第一氯离子扩散系数、第二基体的第二氯离子扩散系数、第一基体和第二基体之间的结合界面层的第三氯离子扩散系数；
粗骨科直径获取模块，用于获取结合界面层的最大粗骨科直径；
实际传输距离获取模块，用于基于表面离子浓度和初始离子浓度，并根据所述第一氯离子扩散系数、所述第二氯离子扩散系数、所述第三氯离子扩散系数和所述最大粗骨科直径，得到结合界面层的氯离子浓度达到腐蚀临界浓度时氯离子的实际传输距离；具体地，在侵蚀时间t后，实际传输距离为：
其中，cj为钢筋表面氯离子浓度达到腐蚀临界浓度时氯离子的扩散深度，c为保护层厚度，当第一氯离子扩散系数大于第二氯离子扩散系数时Dcon为第一氯离子扩散系数，当第一氯离子扩散系数小于第二氯离子扩散系数时Dcon为第二氯离子扩散系数，Dface为第三氯离子扩散系数；
结合界面参数获取模块，用于基于所述实际传输距离，并根据所述第一氯离子扩散系数、所述第二氯离子扩散系数、所述第三氯离子扩散系数和所述最大粗骨科直径，得到锯齿状结合界面的锯齿的角度和高度；具体地，所述角度和高度的计算式分别为：
其中，α为角度，h为高度，当第一氯离子扩散系数大于第二氯离子扩散系数时Dcon为第一氯离子扩散系数，当第一氯离子扩散系数小于第二氯离子扩散系数时Dcon为第二氯离子扩散系数，Dface为第三氯离子扩散系数，dx为结合界面层的最大粗骨科直径；
结合界面构建模块，用于根据所述角度和所述高度构建所述锯齿状结合界面。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH630131A5 (en) * | 1980-02-05 | 1982-05-28 | Bertschinger Walo Ag | Concrete surfacing with joints between surfacing sections of a road |
| JP2008145174A (ja) * | 2006-12-07 | 2008-06-26 | Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd | コンクリート打継面の評価方法、評価装置及びコンピュータプログラム |
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| CN108166620A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-15 | 天津大学 | 一种装配式混凝土梁-柱、柱-柱连接节点 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH630131A5 (en) * | 1980-02-05 | 1982-05-28 | Bertschinger Walo Ag | Concrete surfacing with joints between surfacing sections of a road |
| JP2008145174A (ja) * | 2006-12-07 | 2008-06-26 | Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd | コンクリート打継面の評価方法、評価装置及びコンピュータプログラム |
| CN103424354A (zh) * | 2013-08-06 | 2013-12-04 | 华南理工大学 | 一种检测钢筋混凝土用水泥基垫块抗氯盐性能的方法 |
| CN103913401A (zh) * | 2014-04-15 | 2014-07-09 | 湖南大学 | 一种测量混凝土中氯离子迁移深度和表观迁移系数的方法 |
| CN108166620A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-15 | 天津大学 | 一种装配式混凝土梁-柱、柱-柱连接节点 |
| CN110501274A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-11-26 | 重庆大学 | 一种测试钢筋-混凝土界面氯离子渗透性的装置及基于该装置的测试方法 |
| CN112529255A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-03-19 | 中交四航工程研究院有限公司 | 一种基于氯离子浓度监测的钢筋混凝土构件寿命预测方法 |
Non-Patent Citations (2)
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| Ionic transport features in concrete composites containing various shaped inner structures: a numerical study;Liu qingfeng etal;《COMPOSITE STRUCTURES》;20171231;全文 * |
| 氯盐环境下混凝土内钢筋锈蚀模拟研究;房久鑫等;《低温建筑技术》;20171130;第39卷(第11期);全文 * |
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