干湿交替下损伤劣化混凝土内硫酸根离子二维传输行为的数值模拟

干湿交替硫酸盐服役环境下混凝土的耐久性遭受严峻挑战,研究该服役条件下混凝土中腐蚀离子的传输进程具有重要意义。基于非饱和混凝土内硫酸根离子的传输机理,考虑化学反应的离子消耗作用以及化学损伤对离子扩散性能的影响,建立了干湿循环条件下混凝土棱柱内硫酸盐二维传输-化学模型。采用有限差分法的交替方向隐式格式,对传输模型进行数值求解。通过MATLAB编程计算开展模型验证,模型计算结果与试验测试数据吻合较好;在此基础上,数值模拟海洋潮汐环境下非饱和混凝土柱内水分与硫酸根离子的传输行为。结果表明,干燥阶段水分并非简单地向环境蒸发,而是同时向棱柱表层和内部传输;而硫酸根离子浓度外高内低,其分布规律与持续浸泡的情况相似,且棱柱内无明显的离子对流区和扩散区分界。