碾壓混凝土層間水分非飽和傳輸試驗與數值分析

李明超，馮 達，張夢溪，鄧根華，張俊濤，何殷鵬

（1.天津大學 水利工程仿真與安全國家重點實驗室，天津 300350；2.黃河勘測規劃設計研究院有限公司，河南 鄭州 450000）

1 研究背景

碾壓混凝土因其成本低、施工便捷、施工速度快、溫控簡單等［1-2］特點被廣泛應用于水利工程，但是大倉面碾壓施工技術導致層間結合質量參差不齊，由此引發的裂縫及滲漏問題也尤為嚴重［3-4］。通常情況下水利工程環境復雜惡劣，環境侵蝕會對混凝土結構造成嚴重的破壞，裂縫、層面等薄弱環節尤為嚴重，導致混凝土結構耐久性降低，影響水工結構的正常使用，產生巨額的維護和修理費用。環境中的侵蝕物質主要分為氣態和液態兩種類型，通常以水為載體，以混凝土孔隙為傳輸通道侵入材料內部影響混凝土耐久性［5-6］， 因此透水性可以用來評價混凝土耐久性。研究表明，大多數混凝土結構都處于非飽和狀態［7-9］。碾壓混凝土服役環境復雜，大部分壩體都處于非飽和狀態。水在混凝土材料中兩種主要的傳輸機制為滲透和吸收，滲透是指水在壓力梯度下的流動，吸收則表現為通過毛細作用吸水［7-8］。混凝土壩存在大面積區域處于水面之上或鄰近水面，此時毛細作用在水分傳輸過程中占主導地位。因此探究毛細作用對碾壓混凝土耐久性的影響，了解混凝土受侵蝕機理及其影響因素，對于水工結構的安全運行和維護具有重要意義。

為探究混凝土毛細作用的影響效果和機理，研究人員進行了試驗和仿真分析，取得了一系列重要的成果。……