水泥基材料内离子扩散的介观数值模拟研究

摘要

水泥基材料制成的混凝土高整体容器(HIC)可以储存中低放射性废物,控制氯离子在HIC中的有效扩散系数是我国高整体容器性能要求的重要指标之一.研究离子在水泥内扩散的规律对提高钢筋混凝土结构的可靠性具有重要意义.本文基于自生长水化模型重构了水泥的多孔微结构,并采用格子—Boltzmann方法模拟离子在水泥内部的非稳态扩散.模拟结果表明:若混凝土的孔隙率下降,离子侵入水泥内部的速率下降.当双电层的尺度与孔隙尺度相当时,电动效应不可忽略.水泥孔隙壁面在常规条件下带负电会阻碍阴离子进入孔隙内部,加速阳离子的迁移速率.本研究有助于评价混凝土高整体容器的使用寿命,提高容器的耐久性.