Page 124 - 水利学报2021年第52卷第5期
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模型中关键参数的选取如表 2 所示。李春秋等 ［28］ 对干湿循环下混凝土中水分的扩散系数进行了详
细讨论，本模型基于该文献选取了水分的湿润/干燥扩散系数。K 、Na 、Cl 和 OH 的饱和扩散系数取
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值来源于 Wang 等 ［20］ 的工作。仅ξ需要根据实验所选材料的具体情况在该常数的合理取值范围内进行
调整。本数值模型预测结果与 Sergi 等 ［35］ 100 d 试验结果对比如图 3 所示，与 Sun 等 ［36］ 140 d 试验结果对
比如图 4 所示。
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表 2 模型中关键参数的取值 扩散系数单位：m /s
水分的湿润 水分的干燥 钾离子饱和 钠离子饱和 氯离子饱和 氢氧根离子饱和
参数 材料常数ξ
扩散系数 D 0 扩散系数 D 1
w d 扩散系数 D K，1 扩散系数 D Na，1 扩散系数 D Cl，1 扩散系数 D OH，1
案例一 4.053×10 -11 3.9×10 -11 2.7×10 -11 1.02×10 -10 5.28×10 -10 0.125
案例二 2.513×10 -11 1.39×10 -10 3.9×10 -11 2.7×10 -11 1.02×10 -10 5.28×10 -10 0.0775
图 3 数值模型预测结果与 Sergi 等 ［35］ 100d 试验结果对比
图 4 数值模型预测结果与 Sun 等 ［36］ 140d 试验结果对比
由图 3 和图 4 可见，本模型无论是预测非饱和混凝土湿润过程中的多离子传输，还是预测干湿循
环下混凝土中的氯离子传输，都具有较高的准确性。接下来，将应用本模型来针对干湿交替下混凝
土中水分和多离子的耦合传输行为开展理论和数值研究。
3 结果与讨论
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本节假定混凝土的初始状态是饱和的，混凝土内部的主要自由离子为 K 、Na 和 OH ，浓度分别
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为 100、285 和 385 mol/m 。先进行干燥过程（暴露在大气环境中），再进行湿润过程（浸没在 600 mol/m
的 NaCl 溶液中）。在 1 个干湿循环中，干燥时间是 13 d，湿润时间是 1 d，共进行 10 个干湿循环共
140 d。模型中水分和各类离子扩散系数的选用与 2.4 节中案例二的一致。
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