压力下水泥基材料中水分传输规律的研究

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1、2017年第4期（总第330期）混凝土理论研究Number4in2017（TotalNo.330）ConcreteTHEORETICALRESEARCHdoi：10.3969/j.issn.1002-3550.2017.04.011压力下水泥基材料中水分传输规律的研究叶凡凡，潘志华，王学兵，赵斌（南京工业大学材料科学与工程学院，江苏南京210009）摘要：通过试验得到了水分传输过程中质量随加压时间、压力大小、饱和度、水灰比的变化，并分析了压力下非饱和水泥基材料水分传输方程。研究认为，初始饱和度越小，外压力越大，水分传输速率越快；

2、水灰比减小可以减小孔隙率，从而降低传输速率；在非饱和区域，水泥基材料水分传输是受毛细势和外水压力共同控制。加压前期，毛细势为水分传输主要驱动力，随着饱和度逐渐提高，饱和区也逐渐扩大，外水压力逐渐取代毛细势而成为水分传输的主要控制因素。关键词：毛细势；外水压力；水分传输；非饱和传输中图分类号：TU528.01文献标志码：A文章编号：1002-3550（2017）04-0043-04MoisturetransportregularityincementbasedmaterialunderthewaterpressureYEFanfa

3、n，PANZhihua，WANGXuebing，ZHAOBin（CollegeofMaterialsScienceandEngineering，NanjingTechUniversity，Nanjing210009，China）Abstract:Inthisstudythechangeofwaterqualityversuspressure，saturationandtheW/Cduringwatertransportprocesswasobtainedandunsaturatedcementbasedmaterialtrans

4、ferequationunderwaterpressurealsobeanalyzed.Theresultsshowthatthesmallertheinitialsaturation，theexternalpressure，thegreaterthemoisturetransmissionratefaster.W/Ccandecreaseporosity，thusreducethetransmissionrate；Inunsaturatedzone，watertransportoncementbasematerialiscon

5、trolledbythecapillarypotentialandhydraulicpressure.Atthebe-ginning，thecapillarypotentialleadstothemaindrivingforceformoisturetransmission，withthehigherwatersaturationofthewettingfrontmoves，fullysaturatedzonegraduallyexpanded.Consequently，hydraulicpressuregraduallyrep

6、lacedthecapillarypotentialandbe-comethemaindrivingforceofthemoisturetransmission.Keywords:capillarypotential；externalwaterpressure；moisturetransmission；unsaturatedtransport了毛细管系数与吸水率之间的理论关系表达式。但是，对0引言于压力作用下的水分渗透研究相对较少，在地下以及过江水泥混凝土是目前应用最广、用量最大的建筑结构材海隧道的水泥基结构往往遭受压力水的作用

7、。料，它的设计服役寿命长达数十年，甚至上百年。但是，大目前，对于承受高静水压情况下的混凝土结构往往被部份混凝土材料及其结构的实际服役寿命远低于其设计视作饱和状态，一般采用Darcy定律[4]进行水分运移计算。使用年限。过早的耐久性失效导致严重的直接和间接经济实际上这样相对较高的静水压是很少存在的，参考上海地损失，不仅给人们生活带来不便，还对生态环境造成极大铁盾构隧道、越江隧道及厦门翔安海底隧道的埋深，地下影响。如何保障并提高混凝土结构的耐久性已经成为学术水压力分别为0.1、0.3、0.5MPa。其中0.1MPa模拟地铁埋和工程界

8、着力解决的难题。深，0.3MPa模拟越江隧道埋深，0.5MPa模拟海底隧道埋混凝土结构的耐久性和服役寿命与液体在孔隙中传深[5]。这样低压情况下的混凝土结构往往是一种非饱和状输速率密切相关。在水泥混凝土劣化过程中，水分起着至关态，Darcy定律并不能很好解决此类