考虑微观结构影响的混凝土界面过渡区裂隙渗流-溶蚀耦合模型
2021-07-06王志良申林方
工程力学 2021年6期
王志良,张 跃,申林方,李 泽
(昆明理工大学建筑工程学院,云南,昆明 650500)
水泥浆与集料间的界面过渡区(ITZ)是混凝土材料的最薄弱环节[1],具有孔隙率高、强度低、Ca(OH)2富集等特点,易成为裂隙的产生和扩展区。对于水工建筑物、隧道及桥梁等实际工程而言,混凝土结构长期与水接触,其中的可溶性钙与水中的Ca2+在浓度梯度的作用下不断地溶解析出,导致混凝土结构孔隙率增大,物理力学特性降低。由于ITZ内的裂隙较为发育且Ca(OH)2含量相对较多,而Ca(OH)2的溶解性又远大于其它水化产物,故ITZ内固相钙的溶解速率较快[2−3],溶蚀脱钙现象也较为严重。因此,有必要建立混凝土ITZ裂隙的渗流-溶蚀耦合模型,并研究其固相钙的溶解机制,为预测混凝土结构的服役性能提供理论依据。
针对水泥基材料的溶蚀问题,国内外学者开展了大量的研究工作,并取得了丰硕的成果。汤玉娟等[4]采用6 mol/L的氯化铵溶液对水泥砂浆内衬进行加速溶蚀试验,并分析了其微观孔隙结构的变化;方永浩等[5]采用室内试验研究了含裂缝水泥基材料的渗透溶蚀过程,以及溶蚀前后的微观结构变化;王晓梅等[6]研究了在水流作用下水泥基材料开裂表面的溶蚀特性,并建立了相应的Ca2+迁移和表面溶蚀模型;Segura等[7]基于Fick第二定律和未反应缩核模型对水泥砂浆的溶蚀脱钙过程进行了数值模拟;Wan等[8]考虑固液平衡曲线的变化,建立了水泥浆体在6mol/L硝酸铵溶液中的加速溶蚀模型,并采用有限差分法对该模型进行了数值求解。……
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