基于细观格构网络模型的非饱和开裂混凝土中水分传输过程数值分析

摘要

对于服役在近海及海洋工程结构的混凝土材料而言,水在混凝土孔隙和裂缝中的传输与分布,是影响其结构力学性能退化和耐久性失效的关键因素.基于混凝土的细观结构(骨料、砂浆及二者界面过渡区和裂缝组成的复合材料),采用已被随机力学数值分析广泛使用的Voronoi图形划分技术,建立混凝土的细观格构网络模型(MesoscaleLattice Network Model,简称MLNM),已成为开展混凝土中物质传输过程仿真分析的新途径.基于混凝土内水分传输机理和裂缝的平行板模型,考虑混凝土孔隙和裂缝中水分的气-液相两种存在形式,分别建立了非饱和开裂混凝土中水分传输的一维非线性方程和单条裂缝处水分的传输速度模型,并分析裂缝对传输过程的影响.与已有文献中的试验数据对比表明,所建立的模型可较准确地预测水分在非饱和开裂混凝土中的传输过程,另外,说明裂缝和环境作用对其物质传输过程影响至关重要.