纤维混凝土氯离子扩散系数的多尺度预测模型

作者:童良玉; 刘清风
更新时间:

纤维混凝土属于多相非均质复合材料,其宏观耐久性取决于微观组分占比和夹杂物之间的关系。为了考虑不同尺度下纤维混凝土材料的不均匀性对氯离子扩散系数整体性能的影响,本文采用从微观到宏观的多尺度方法,选取不同层次的代表单元,建立了纤维混凝土氯离子扩散系数的多尺度预测模型。该模型在充分考虑水泥微观水化过程的基础上,在细观尺度上分析了纤维、骨料及其与水泥浆体的粘结界面对混凝土宏观扩散性能的共同影响,探讨了纤维粒径、纤维浆体界面过渡区厚度与扩散系数之间的影响关系,并通过第三方测试验证了模型的可靠性。参数分析结果表明,当水灰比大于某一限值(约0.45)时,水泥浆体的氯离子扩散系数与水灰比成指数增长。在细观层面上,纤维是影响混凝土整体扩散性能的主要因素:纤维含量的增加和纤维直径的减小会增加界面过渡区的体积,纤维过渡区和纤维界面处的扩散系数体积的增大会增加纤维混凝土的大氯离子扩散系数。结果还表明,混凝土扩散系数与纤维含量没有直接关系,但纤维直径、界面过渡区厚度等因素的影响需要综合考虑。本研究提出的模型可以有效预测纤维混凝土扩散系数,进而更有效地评估纤维掺量对混凝土耐久性的影响,并根据预测结果为工程实践提供理论指导和技术参考。