A multiscale numerical simulation approach for chloride diffusion and rebar corrosion with compensation model

Xi Tu; Zhengliang Li; Airong Chen; Zichao Pan

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자료유형: 학술저널

저자정보: Xi Tu (Chongqing University) Zhengliang Li (Chongqing University) Airong Chen (Tongji University) Zichao Pan (Tongji University)

저널정보: 한국계산역학회 Computers and Concrete, An International Journal Computers and Concrete, An International Journal Vol.21 No.4

발행연도: 2018.1

수록면: 471 - 484 (14page)

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Refined analysis depicting mass transportation and physicochemical reaction and reasonable computing load with acceptable DOFs are the two major challenges of numerical simulation for concrete durability. Mesoscopic numerical simulation for chloride diffusion considering binder, aggregate and interfacial transition zone is unable to be expended to the full structure due to huge number of DOFs. In this paper, a multiscale approach of combining both mesoscopic model including full-graded aggregate and equivalent macroscopic model was introduced. An equivalent conversion of chloride content at the Interfacial Transition Layer (ITL) connecting both models was considered. Feasibility and relative error were discussed by analytical deduction and numerical simulation. Case study clearly showed that larger analysis model in multiscale model expanded the diffusion space of chloride ion and decreased chloride content in front of rebar. Difference for single-scale simulation and multiscale approach was observed. Finally, this paper addressed some worth-noting conclusions about the chloride distribution and rebar corrosion regarding the configuration of rebar placement, rebar diameter, concrete cover and exposure period.

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Andrade, C. / 1993 / Cover cracking as a function of bar corrosion: Part I-Experimental test / Mater. Struct. 26(8):453~464

Angst, U. / 2009 / Critical chloride content in reinforced concrete-A review / Cement Concrete Res. 39(12):1122~1138

Biondini, F. / 2004 / Cellular automata approach to durability analysis of concrete structures in aggressive environments / J. Struct. Eng. 130(11):1724~1737

Chen, L. / 2016 / Multiscale numerical modeling of steel bridge deck pavements considering vehicle-pavement interaction / Int. J. Geomech. 16(1):B4015002

Chun Qing, L. / 2000 / Corrosion initiation of reinforcing steel in concrete under natural salt spray and service loading-results and analysis / Mater. J. 97(6):690~697

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