混凝土结构孔隙侵蚀数值模拟

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1、第12卷第5期南水北调与水利科技Vol_12No．52014年1O月South-to-NorthWaterTransfersandWaterScience&TechnologyOct．2O14DOI：10．13476／j．cnki．nsbdqk．2014．05．0O8混凝土结构孔隙侵蚀数值模拟葛金金，詹美礼，吴金萍，盛金昌，张羽。(1．河海大学水利水电学院，南京210098；2．长江水利委员会水文局长江下游水文水资源勘测局，南京210011；3．广东省水利电力勘测设计研究院，广州510635)摘要：混凝土材料所具有的多孔隙

2、结构是由其本身的物理、化学性质所决定的，而孔隙结构又决定了混凝土整体的强度和渗透性。将混凝土复杂的孔隙结构简化为单根毛细管，根据Fick定律和质量守恒原理推导出混凝土孔隙溶解控制方程，并运用Bear理论中关于多孔介质毛细孔渗透率的研究理论及饱和溶质运移扩散方程建立侵蚀模型。模拟结果表明，该模型能够有效地反映混凝土孔隙中固相钙离子溶解、浓度变化和孔隙边壁侵蚀厚度变化过程。关键词：混凝土；孔隙结构；侵蚀模型；数值模拟中图分类号：TU375文献标志码：A文章编号：1672—1683(2014)05—0032—04Numerica

3、lsimulationofporeerosioninconcretestructureGEJin-jin，ZHANMei—li，WUJin-ping，SHENGJin-chang，ZHANGYu。(1．CollegeofWaterConservancyandHydropowerEngineering，HohaiUniversity，Naing210098，China；2．LowerReachesoJ’theChangJiangHydrologyandWaterResourcesSurveyBureau，Changjiang

4、WaterResourcesCommissionBureau，Naing210011，China；3．CmangdongHydropowerPlanningandDesignInstitute，Guangzhou510635，China)Abstract：TheconcretematerialhasaporousstructureduetOitsownphysicalandchemicalproperties，andtheporestructuredeterminesthestrengthandpermeabilityof

5、concrete．Inthispaper，thecomplexporousstructureofconcretewassimplifiedtOthesinglecapillary．AccordingtotheFick'slawandmassconservationprinciple，thedissolutionequationofconcreteporeswasobtained，andtheerosionmodelwasestablishedbasedontheresearchofcapillarypermeability

6、ofporousmediuminBeartheoryandsaturatedsolutetransportdiffusionequations．Thesimulationresultsshowedthatthemodelcanreflectthevariationsofdis—solutionandconcentrationofsolidphasecalciumionsanderosionthicknessofsidewallinpores．Keywords：concrete；porousstructure；erosion

7、model；numericalsimulation混凝土结构的侵蚀是指在流动的软水或具有侵蚀性的未能考虑混凝土孔隙液相中钙离子浓度的动态平衡。De—溶液作用下，混凝土孔隙边壁固相水化物钙离子自动剥落或tldE等人针对混凝土水泥基质是不均匀混合体的性质，发与侵蚀性水溶液中的其它离子发生交换、扩散、迁移，从而造展了一种关于骨架孔隙溶液中的钙离子浓度平滑函数，用于成了钙离子从混凝土结构中缓慢流失的现象，这是坝体、坝模拟对孔隙框架内基质扩散率、孔隙率以及表面扩散率等控基破坏的重要原因之一l1。]。因此研究混凝土侵蚀机理，建制性参数

8、，其局限性是没有考虑到对流项的传递，而是只考立混凝土孔隙侵蚀溶解模型，预测混凝土侵蚀程度，具有重虑孔隙中的扩散问题。要的理论和实际意义。本文在分析混凝土渗流侵蚀机理的基础上，避开以往对目前，模拟混凝土侵蚀过程的数值模型比较少。其中，混凝土表面侵蚀的研究方式¨6，分别建立孔隙边壁溶解方G6rard模型L4