基于Comsol Multiphysics的半浸泡非饱和水泥基材料水分输运数值模型研究
投稿时间：2022-09-14  修订日期：2024-09-23
关键词:土木工程  水泥基材料  非饱和介质  水分传输  数值模拟
基金项目:(Foundation item)：交通运输部交通运输行业重点科技项目(2018-MS1-025)；新疆交通运输厅科技项目(2019-ZD1-009)；山东高速集团有限公司科技计划项目(HS2022B024)(Project (2018-MS1-025) Key science and technology project of transport industry of Ministry of Transport); (Project (2019-ZD1-009) supported by the Science and Technology Project of Xinjiang Transportation Department); (Project (HS2022B024) supported by the Science and Technology Project of Shandong High-speed Group Co. LTD)
作者单位邮编
张梦媛 山东高速集团有限公司创新研究院 250000
丁龙亭* 山东高速集团有限公司创新研究院 250000
王选仓 长安大学 公路学院 
谢金生 长安大学 公路学院 
王孜健 山东高速集团有限公司创新研究院 
龙关旭 山东高速集团有限公司创新研究院 
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摘要:
      我国西部荒漠区盐渍土分布广泛，由可溶性硫酸盐导致的道路基层拱胀破坏已不容忽视。本文采用Comsol Multiphysics软件，基于多相流理论进行浸润状态下非饱和水泥稳定类混合料水分输运数值模拟研究，以毛细压力作为水相输运驱动力、以饱和蒸气压作为水气相传输驱动力推导了非饱和多孔介质内水相和湿空气相动力控制方程及蒸发控制方程，建立了考虑蒸发作用的半浸泡非饱和混合料水分输运模型。依据水分传输试验得到了三种不同级配类型水稳碎石混合料毛细吸收特性，并根据试验结果验证了模型的准确性。结果表明：XM结构毛细吸收系数最大，为0.09g/cm2，GK次之，为0.085g/cm2，GM的毛细吸收系数最小；对于非饱和多孔介质来说，前期孔内流体的对流作用主要是由水分毛细传输引起的，后期由于蒸汽压差的存在孔隙内水气对流较为强烈；半浸泡下非饱和水稳基层混合料内部盐分的传输不能忽视水分毛细作用及水分蒸发引起的对流作用的影响。研究结果完善了非饱和介质水分传输理论，并为探究水-盐在非饱和水泥基材料内部的迁移传输及数值模型的建立提供了研究基础。
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