Page 93 - 2022年第53卷第1期

理，切割成直径为 100 mm、高度为 50 mm 的圆柱体，通过切割分别获得了碾压混凝土上层本体、含
层间本体和下层本体三部分，共计获得 35 个圆柱体试件。
2.2 试验装置 毛细作用在很多情况下是水进入混凝土结构的重要推动力，研究不同受力状况下的

毛细作用对于保证工程耐久性具有重要的参考价值。Hall 等 ［23］ 在考虑重力对混凝土毛细作用的影响
时提出了 3 种试验吸水装置，本文为分析层间结合分别对混凝土纵向和横向吸水的作用效果，采用了
下吸法、侧吸法和综合法 3 种试验装置，如图 1 所示。下吸法中混凝土毛细作用会受到重力的影响，
侧吸法中毛细作用会受到静水压力的影响，综合法中混凝土毛细作用受到静水压力和重力的双重影
响。

（a） 下吸法 （b） 侧吸法 （c） 综合法
图 1 3 种试验方法
2.3 试验方法 根据规范 ［22］ 要求，本文试验在原有的称重法 ［24］ 基础上同时采用劈开显色法 ［25］ 分析混
凝土吸水性能。劈开显色法和称重法对试件的预处理步骤相同。具体的预处理方案如下：（1）将切割
好的试件每 3 个一组分成若干份，根据不同的初始含水率要求用不同的温度分别烘干 8 h，然后密封
放置 12 h，使试件内部水分分布均匀且试验温度均为 20 ℃。（2）对试件按照不同的试验装置进行不同
的处理，分别涂抹石蜡和包裹防水胶布，保障混凝土内部水分迁移按照试验设计进行。称重法通过
每隔一定的时间对试件进行称重，间接分析混凝土吸水状况。具体试验方法为：对于处理完成后的
试件进行称重，随后将试件按照不同的试验装置浸入水中，间隔 5 min、10 min、20 min、30 min、
1 h、2 h、3 h、4 h、5 h、6 h、10 h、14 h、24 h、36 h、48 h 分别进行称重，通过计算分析试件的吸
水系数、扩散系数、吸水量等参数。称重法试验操作方便，可以获得大量的试验数据，但是由于称
重法称重过程中的影响因素较多，容易出现误差，试验结论缺乏一定的可靠度。
劈开显色法是通过劈裂试验机将试件劈开得到完整断面，随后喷涂硝酸银溶液让氯化钠与硝酸
银反应分解，从而显示出紫色的渗透区域，试验过程中假定水的渗透高度与水中离子的渗透高度一
致 ［26］ 。根据文献 ［24］ ，混凝土吸水性能在初始 6 h 之内基本不变，为探究理论计算的可适用性及不同
时间点的吸水特性，经过预试验结果分析，本文试验间隔为 3 h、6 h、48 h 时分别对每组试件进行劈
开显色。劈开显色法试验数据较为精准，同时可以获得试件内部水分传输的具体情况，但是由于劈
开显色法对试件造成不可逆的破坏，劈开后无法开展后续试验，试验数据偏少，对试件的需求量很
大，成本较高，不适宜做大批量试验。
本文将两种方法结合，在称重法的基础上使用劈开显色法，让试验数据更精准，数据量更充
足，充分发挥各自的优势，让吸水试验数据更完善。

3 试验与结果分析

3.1 初始条件对水分传输的影响 毛细作用下，水分在非饱和混凝土中的传输特性可以用扩展的
Darcy 定律来描述 ［27-28］ ：
∂θ = ∂ æ ç D ( ) ∂θ ö （1）
θ
∂t ∂x è ∂x ÷ ø
m - m
式中：θ 为相对饱和度，θ = 0 ，m、m 、m 分别为试件平衡状态质量、试件完全烘干状态下的
m - m 0 0 s
s

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