氯離子通過混凝土內(nèi)部的孔隙和微裂縫從周圍環(huán)境向混凝土內(nèi)部傳遞，到達(dá)混凝土與鋼筋的界面，并逐漸累積，使鋼筋表面氯離子濃度逐漸增大，達(dá)到臨界濃度時，鋼筋發(fā)生腐蝕。模擬氯離子侵入混凝土的主要方法是以Fick第二定律為基礎(chǔ)的擴(kuò)散法。Collepardi等[1-2]采用Laplace變換法得到了嚴(yán)格限制條件下的一維封閉解，其假定混凝土試件為半無限的空間體，解析解用一個超越函數(shù)描述。余紅發(fā)等[3]推導(dǎo)出綜合考慮氯離子結(jié)合能力、氯離子擴(kuò)散系數(shù)的時間依賴性和結(jié)構(gòu)微缺陷影響的混凝土氯離子擴(kuò)散新方程.楊綠峰等[4]利用等比級數(shù)研究建立了基于有限域的氯離子擴(kuò)散和濃度分布的解析解，建立了氯離子擴(kuò)散深度的解析表達(dá)式。李秀梅等[5]應(yīng)用分離變量法推導(dǎo)了三維長方體混凝土試塊中氯離子擴(kuò)散方程的解析解。氯離子擴(kuò)散方程的解答與擴(kuò)散域的形狀密切相關(guān)，混凝土管樁與板、梁等結(jié)構(gòu)形式不同，其氯離子在管樁混凝土中的擴(kuò)散行為也會有所差別，半無限或長方體的邊界條件不適合于管樁。
筆者采用分離變量法，基于管樁的邊界條件推導(dǎo)了氯離子在混凝土管樁中擴(kuò)散的解析解，分析海工混凝土管樁中氯離子的擴(kuò)散規(guī)律。
1擴(kuò)散模型與基本方程
1.1擴(kuò)散模型
對于外徑相同但壁厚不同的管樁，當(dāng)混凝土保護(hù)層厚度一樣時，鋼筋表面的氯離子濃度隨時間的變化關(guān)系不同，管壁越厚擴(kuò)散越慢。
4結(jié)論
1）對于內(nèi)壁為封閉面的管樁，氯離子擴(kuò)散方程的傳統(tǒng)解不包含穩(wěn)態(tài)解，給出的濃度分布在初期偏小，然而隨著擴(kuò)散時間的推移，管樁內(nèi)壁濃度分布偏大。在考慮了管樁的邊界條件以后，得到的結(jié)果更能客觀真實的反應(yīng)實際情況。
2）氯離子濃度在管樁中的擴(kuò)散只沿半徑方向，與角度無關(guān)，可以看作一維擴(kuò)散問題。管樁中氯離子濃度的穩(wěn)態(tài)分布沿半徑方向呈對數(shù)分布，僅與外徑和內(nèi)徑的比值a/b有關(guān)。
3）擴(kuò)散系數(shù)D越大，氯離子擴(kuò)散速率越快，瞬態(tài)分布隨時間衰減越快。外徑相同但壁厚不同的管樁，管壁越厚，內(nèi)徑越小，氯離子擴(kuò)散速率越慢。
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