姜乐，翁兴中，颜祥程，杨博瀚，张仁义，刘军忠



冻融作用下混凝土的扩散系数与损伤演化规律

姜乐1，翁兴中1，颜祥程2，杨博瀚1，张仁义1，刘军忠1

(1. 空军工程大学 航空航天工程学院，陕西 西安，710038；2. 95746部队，四川 邛崃，611531)

基于Fick第二定律，建立一维扩散模型，推导半无限介质对有限区域的扩散方程，设计混凝土单面冻融试验；通过对试验初始条件的控制，使扩散方程适用于冻融试验，提出冻融扩散方程，通过试验，得到扩散系数随冻融时间、混凝土饱水度的变化规律。研究结果表明：在冻融过程中，根据饱水度的时间梯度趋势曲线，将水分扩散分为一般扩散、缓慢扩散、急剧扩散3个阶段；水分扩散系数的数量级变化范围为10−9~10−8 m2/s，且呈先减小后增大的趋势，在28次冻融时，扩散系数达到极小值。

水泥混凝土道面；单面冻融；饱水度；扩散系数；扩散方程

寒冷地区的机场、道路、桥梁等工程中的混凝土结构在冻融循环作用下的冻融破坏是混凝土结构物在使用过程中的主要病害[1]。混凝的土冻融破坏形式有表面剥落与内部微裂缝扩展2种[2]：前者的破坏处于混凝土表面，影响混凝土的表面使用功能[3]；后者的破坏将引起混凝土强度与硬度等性能下降，导致混凝土整体结构劣化[4]。人们对冻融过程中混凝土的损伤演化进行了研究[5−7]，形成了混凝土冻融损伤[8−9]、寿命预测[10−11]理论。虽然这些理论侧重点各不相同，但均认为混凝土内水分的存在与扩散是导致冻融破坏的根本原因，因此，将扩散系数作为研究水分扩散的重要指标对于研究混凝土的冻融损伤有重要意义[12]。……