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纤维增强混凝土氯离子扩散系数的多尺度预测模型

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纤维增强混凝土材料属于多相非均质复合材料,其宏观耐久性能由微观和细观的组分占比和夹杂关系共同决定.为考虑纤维增强混凝土材料不同尺度下的非均质性对整体氯离子扩散系数的影响,本文基于从微观到宏观的多尺度方法选取了不同层级代表单元,建立了纤维增强混凝土氯离子扩散系数多尺度预测模型.模型在充分考虑微观水泥水化过程和阈值效应的基础上,分析了细观尺度下纤维、骨料及其与水泥浆体的结合界面对混凝土宏观扩散性能的共同影响,并探究了纤维尺寸、纤维-浆体界面过渡区厚度等因素与扩散系数之间的影响关系,且通过第三方试验对模型的可靠性进行了验证.参数化分析的结果表明,当水灰比大于一定限值(约为0.45),水泥浆体的氯离子扩散系数与水灰比呈指数增长,而在细观层级上,纤维-浆体界面过渡区是影响混凝土整体扩散性能的主要因素:纤维掺量的增加和纤维直径的减小都会增大界面过渡区的体积,而较高的纤维过渡区体积占比和纤维界面扩散系数都会增大纤维增强混凝土的宏观氯离子扩散系数.结果还表明混凝土扩散系数与纤维掺量之间并无直接关系,而需要综合考虑纤维直径、界面过渡区厚度等各种因素的影响.本文所提模型能够有效预测纤维增强混凝土的扩散系数,进而更高效的评估纤维掺入对混凝土耐久性的影响,并基于预测结果为工程实践提供理论指导和技术参考.
Multi-scale prediction model of chloride diffusivity of fiber reinforced concrete

童良玉、刘清风

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上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院土木工程系,上海 200240

上海市公共建筑和基础设施数字化运维重点实验室,上海 200240

纤维增强混凝土 多尺度 氯离子扩散系数 均质化方法 界面过渡区

5197839619QA1404700SL2021MS016

2022

10.13801/j.cnki.fhclxb.20220422.003

复合材料学报
北京航空航天大学 中国复合材料学会

复合材料学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：0.933
ISSN：1000-3851
年,卷(期)：2022.39(11)
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