[发明专利]混凝土材料耐久性损伤的热力学理论模型及计算方法

权利要求书

1.混凝土材料耐久性损伤的热力学理论模型的构建方法，其特征在于，该理论模型的构建方法为：建立侵蚀环境下混凝土内孔隙液与水化物间物理化学反应的热力学数据库；再结合热力学数据库建立混凝土内孔隙液与水化物间溶解/沉积热力学模型和表面络合作用的热力学模型；所述溶解/沉积的热力学模型通过建立溶解/沉积相平衡理论模型实现，溶解/沉积相平衡理论模型基于质量作用定律实现；所述表面络合作用的热力学模型通过表面络合作用的双电层理论模型实现，表面络合作用的双电层理论模型是基于质量作用定律和Gouy-Chapman理论实现。

2.如权利要求1所述的混凝土材料耐久性损伤的热力学理论模型的构建方法，其特征在于：所述侵蚀环境包括氯盐侵蚀、碳化作用、硫酸盐侵蚀和溶蚀；

所述氯盐侵蚀的机理为氯离子入侵到混凝土材料内以自由和吸附离子分别存于孔隙液中和吸附于水化物中，而水化物对氯离子的吸附行为实质为水化物单硫型水化硫铝酸钙和水化硅酸钙分别与孔隙液中氯离子发生的化学和物理反应；

所述碳化作用的机理为孔隙液中碳酸根与钙离子发生沉积反应，形成碳酸钙；

所述硫酸盐侵蚀的机理为孔隙液中硫酸根与水化物发生化学反应，形成硫酸钙，同时提高钙矾石的含量；

所述溶蚀的机理为针对水工建筑物中混凝土内孔隙液的钙离子不断向外界迁出引起钙离子浓度降低，进一步致使水化物中发生脱钙行为。

3.如权利要求2所述的混凝土材料耐久性损伤的热力学理论模型的构建方法，其特征在于，所述热力学数据库包括四种侵蚀环境作用下混凝土内孔隙液与水化物间溶解/沉积反应、水化硅酸钙对孔隙液离子的表面络合反应以及相应的热力学平衡常数。

4.混凝土材料耐久性损伤的计算方法，其特征在于，将水化物中各成分初始含量、孔隙率及孔隙液各离子初始浓度作为输入参数，输入权利要求1至3任一权利要求所述的混凝土材料耐久性损伤的热力学理论模型中，计算侵蚀环境作用下混凝土材料的耐久性损伤。

5.如权利要求4所述的计算方法，其特征在于，所述水化物中各成分初始含量包括氢氧化钙、水化硅酸钙、钙矾石和单硫型水化硫铝酸钙初始含量；孔隙液各离子初始浓度包括K⁺、Na⁺、Ca²⁺、SO2- 4、Cl^-和OH^-离子浓度。

6.如权利要求4所述的计算方法，其特征在于，该方法采用MATLAB和PHREEQC开源程序联合计算侵蚀环境作用下基于热力学理论模型混凝土材料的耐久性损伤。

7.如权利要求6所述的计算方法，其特征在于，所述耐久性损伤为量化四种侵蚀环境下混凝土内水化物中水化硅酸钙、氢氧化钙、单硫型水化硫铝酸钙、钙矾石、Friedel’s盐、碳酸钙、硫酸钙的含量、孔隙率、孔隙液各离子组分的变化规律。