Page 97 - 2022年第53卷第1期

计了包含层间影响的试件。通过劈开显色法的测量和计算，表 5 详细列举了不包含层间结合非透水区
域的平均透水高度，包含层间的相同位置透水高度以及层间的透水高度，其中渗透高度表示混凝土
横向透水高度，扩散深度表示混凝土纵向透水高度。

表 5 试件劈开显色分析结果
不含层间结合 含层间结合
80-3h 80-6h 80-48h 105-48h 80-48h 105-48h
9.270 8.960 20.910 19.370
非透水区域渗透高度/mm 7.560 14.190 24.800 21.690
（层间高度）（其余高度）（层间高度）（其余高度）
扩散深度/mm 34.750 41.170 全断面 全断面 46.120 49.984

综合法和侧吸法在接触水的部分的水分传输特点基本一致，但综合法又考虑了水分的纵向传输
过程。在不含层间的试件中，随着时间的增长，水分扩散区域呈逐步增大的趋势，最终扩散到整个
截面。通过数据对比可以得出横向传输与纵向传输速率不同，这是由于碾压混凝土施工特点导致其
在各方向上的水分渗透系数不同，而层间对碾压混凝土不同方向上的水分传输有较大的影响，从结
果看出在初始饱和度较大时层间对竖向传输有较明显的阻碍作用，对横向传输影响不明显，即层间
作用主要是降低垂直于层间方向的水分传输速率，但与层间走向一致时影响较小。当吸水时间足够
长时，层间结合对水分传输的影响可以忽略不计。

4 细观数值仿真计算与分析

混凝土材料一般是砂浆、骨料和 ITZ（Interfacial Transition Zone）三相复合材料，为进一步研究带
层间碾压混凝土吸水特性和规律，采用二维随机骨料模型进行细观模拟，探究不同初始条件下及层
间结合对混凝土试件吸水性能影响机理。
4.1 模型建立 根据 Fuller 曲线 ［30］ 编写了碾压混凝
土随机骨料模型代码，骨料体积占比为 0.52，骨料
级配为二级配，骨料粒径分布为 5 ~ 40 mm。骨料粒
径分布要求符合 Fuller 连续级配，骨料分布如图 3 所
示。 某骨料粒径的过筛百分比/%
骨料生成后通过所编写的脚本将骨料信息导入
ABAQUS 中建立二维随机骨料模型。为建立渗透系数
与孔隙水压、吸水时间、初始饱和度和水分传输方式
的关系采用细观模型模拟试件纵向剖面，模型与实际
试件纵向剖面大小相同，为 100 mm×50 mm，根据文
献 ［3］ 和混凝土吸水试验可以计算混凝土孔隙比，孔
图 3 混凝土级配曲线
［31］
隙比为 0.09，界面厚度为 1 mm ，本文试验采用游标
卡尺进行测量，测量精度为 0.2 mm，因此网格大小设置为 0.2 mm。二维随机骨料模型骨料粒径及其
分布情况如图 4 所示。

图 4 二维随机骨料模型
— 92 —