非饱和混凝土中氯离子传输机理

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1、弟l9卷弟1别建筑材料学报VoI．19，NO．12016年2月J0URNAL0FBUILDINGMATERIALSFeb．，2016文章编号：1007—9629(2016)01-0045—08非饱和混凝土中氯离子传输机理贾立哲，张英姿，王开源，徐田欣，段一鸣(哈尔滨工业大学土木工程学院，黑龙江哈尔滨150090)摘要：基于Fick第一定律和质量守恒定律，在水的质量守恒方程中考虑对流作用引起的水的改变量，建立了扩散和对流完全耦合的非饱和状态混凝土中的氯离子传输理论模型；采用交替方向隐式有限差分法(AD1)对传输控制方程进行数值求解，与Ababneh等提出的氯离子传输理论模型以及美

2、国道路与运输协会的试验数据进行了对比．另外，基于物质守恒定律，通过定义容量矩阵、传递矩阵和氯离子通过率向量，并与瞬态热平衡方程中的各参量进行等效，给出了基于ANsYs热分析模块模拟非饱和状态混凝土中氯离子传输的数值方法．结果表明，所提出的非饱和状态混凝土中氯离子传输理论模型与美国道路与运输协会的试验数据之间的吻合程度要比Ababneh模型更好，但2种传输理论模型与试验数据之间的差距都非常小．因此，考虑对流作用引起的水的改变量对于实际工程不会起到太大影响，但能更好地与氯离子传输的物理过程相吻合，有助于完善非饱和状态混凝土中氯离子传输的理论体系．基于ANSYS的非饱和状态混凝土中氯

3、离子传输模拟方法的精度不如氯离子传输理论模型高，但计算代价较小，适用于实际工程．关键词：非饱和混凝土；氯离子传输；数值模拟中图分类号：TU375文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1007—9629．2016．01．008TransportMechanismofChlorideinNonsaturatedConcreteJIALizhe，ZHANGYingzi，WANGKaiyuan，XUTianxin，DUANYiming(SchoolofCivilEngineering，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150090，Chi

4、na)Abstract：Consideringthechangeofwatermassbyconvectioninwatermassconservationequation，anewchloridetransportmodelwasdevelopedbasedonFick’Sfirstlawandmassconservation1aw．Thesolutionofthisnewchloridetransportequationwasderivedbyalternating～directionimplicit(ADI)finite—differencemethodandtheres

5、ultsarecomparedwithchloridetransportmodelbyAbabnehandexperimentaldataofAmericanAssociationofRoadsandTransport．Capacitymatrix，transfermatrixandchloridepassingratevectorareassociatedwithvariablesintransientheatbalanceequation，anumericalsimulationmethodbyANSYSthermalanalysismoduleforchloridetra

6、nsportinnonsaturatedconcreteiSderivedbasedonmassconservationlaw，andtheresultsarecomparedwiththenewchloridetransportmode1andexperimentaldata．TheresultsindicatethatthenewchloridetransportmodeliSmoreconsistentwithexperimentaldataofAmericanAssociationofRoadsandTransportthanAbabnehmode1．Thediffer

7、enceofdifferentmodelsisverysmall，andconsideringthechangeofwatermassbyconvectiongivesalittleinfluenceonpracticalengineering．Themodelofconsideringthechangeofwatermassbyconvectionismoreconsistentwithchloridetransportprocessinnonsaturatedconcrete，andca