混凝土湿润与干燥过程中水分传输规律研究

摘要

水分传输在混凝土耐久性研究中具有基础以及至关重要的地位。毛细吸水是自然界中混凝土主要的湿润方式之一，毛细吸水系数对于评价材料的耐久性具有重要的指导意义。研究混凝土水分传输问题的一个主要目的就是得到混凝土内部的水分分布，本文通过数值计算求解了混凝土湿润与干燥过程中的水分分布。
　　 本文主要研究工作有：
　　 (1)试验研究了矿物掺合料与养护制度对混凝土毛细吸水系数的影响，并对不同养护制度下的混凝土进行了压汞法试验，分析了毛细吸水系数与孔结构的关系；试验发现，在标准养护条件下，掺矿物掺合料的混凝土的毛细吸水系数略大于不掺矿物掺合料的混凝土；养护制度对混凝土毛细吸水系数具有显著的影响，恶劣养护条件会显著增加混凝土的毛细吸水系数；在进行孔结构分析时发现，临界孔径尺寸与多害孔含量的改变是养护制度影响混凝土毛细吸水系数的主要原因。
　　 (2)在求解混凝土湿润过程中的水分分布时，湿度扩散系数的准确性至关重要，本文基于遗传算法反演分析了混凝土毛细吸水时的湿度扩散系数，并得到了它们的最优解，通过代入反演所得到的最优解对混凝土毛细吸水时的水分传输规律进行了数值计算分析。
　　 (3)本文给出了湿润与干燥两阶段综合考虑的计算方案，即湿润与干燥阶段采用同样的扩散方程、不同的扩散系数，以湿润的终点为干燥的起点，湿润阶段的最终水分分布定为干燥阶段的初始条件，以饱和度为计算变量，计算需要的湿度扩散系数与表面扩散系数通过反演分析得到，采用等温吸附曲线(主脱附曲线)将计算结果中的饱和度与试验结果中的相对湿度联系起来，计算结果与试验结果吻合良好，表明该计算方案是可行的。