应变硬化水泥基复合材料氯盐传输行为的细观数值分析

作者：鲍玖文; 孔令艳; 张心钰; 张鹏^*; 秦玲; 郭伟娜

来源：复合材料学报, 2023, 41(4): 1-11.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20230824.001

• 应变硬化水泥基复合材料
• 干湿循环
• 氯离子传输
• 细观数值模拟

应变硬化水泥基复合材料(Strain hardening cement-based composite，简称SHCC)因其具有高延性、裂缝宽度可控等优点已被广泛应用于海洋腐蚀严重区域的混凝土结构加固与修复工程中。基于此，提出了海洋干湿循环作用下SHCC中氯离子传输的对流-扩散模型，并利用COMSOL仿真软件建立考虑纤维乱向分布的二维细观模型；通过开展人工室内模拟海洋浪溅区SHCC氯离子传输试验，分析了不同干湿循环比(3.0:1、11.0:1和85.4:1)和不同暴露时间(30 d、90 d和180 d)下的氯离子含量时空分布规律，对比验证了模拟氯盐传输行为的细观数值模型的有效性。结果表明：随着暴露时间的延长，SHCC氯离子峰值浓度增大，且随着干湿循环比的增加峰值浓度升高；随着渗透深度增大，氯离子浓度迅速下降并最终趋于稳定，使得氯离子浓度整体表现出峰值浓度较高而传输深度较小的规律；基于Fick第二定律解析解并考虑对流区的影响，SHCC的表面氯离子浓度(Cs)和表观氯离子扩散系数(Dapp)均呈现明显的时变性，干湿循环比一定时，随着暴露时间的延长而分别增大和减小；当干湿循环比为85.4:1，暴露时间为90d和180d时Cs相较于30d分别提高了51.72%和83.45%，Dapp分别降低了27.71%和48.50%；暴露时间一定时，随着干湿循环比的增加，Cs和Dapp均呈现先增大后减小的趋势；最后将氯离子含量分布实测值与计算值进行对比，验证了所建立的干湿循环作用下氯盐传输的扩散-对流模型的适用性。

• 单位
  青岛理工大学; 土木工程学院