硫-氯耦合侵蚀和钙溶蚀作用下混凝土中物质传输与反应机理的数值研究

作     者：计洌 刘清风 JI Lie;LIU Qing-feng

作者机构：上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程国家重点实验室上海200240 亚热带建筑与城市科学全国重点实验室广州510640 

出 版 物：《硅酸盐学报》 (Journal of The Chinese Ceramic Society)

年 卷 期：2024年第52卷第5期

页      面：1486-1498页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0813[工学-建筑学] 

基　　金：国家优秀青年科学基金(52222805) 上海市自然科学基金(22ZR1431400) 亚热带建筑与城市科学全国重点实验室开放基金(2023KA03) 

主　　题：氯离子 硫酸盐 钙溶蚀 耦合侵蚀 数值模型 

摘      要：混凝土易受硫酸盐和氯盐的耦合侵蚀,且常伴随钙溶蚀作用,会产生严重的耐久性问题。为探明耦合侵蚀工况下混凝土的劣化机理,建立了一套基于化学反应的多离子耦合侵蚀模型,并通过第三方试验验证了模型的可靠性。本模型能够基于不同的初始材料参数和外界离子浓度预测出物质传输和产物分布情况,通过离子渗透深度、时变扩散系数和产物含量等指标研判混凝土劣化进程。同时,模型通过综合考虑钙溶蚀、硫酸盐侵蚀和氯盐侵蚀三者之间的耦合作用揭示了复杂环境因素对混凝土劣化过程的影响。研究发现短期内硫-氯间的耦合作用会抑制2种盐类的侵蚀,而忽略钙溶蚀作用会导致混凝土内部生成的钙矾石量减少但分布更广。基于该模型进一步探讨了环境/材料变量对硫-氯耦合侵蚀的影响,为预防硫-氯耦合侵蚀下混凝土耐久性问题提供理论参考。