[发明专利]杂散电场下饱水钢混结构相场和粒子场发展演化理论模型

权利要求书

1.一种杂散电场下饱水钢混结构相场和粒子场发展演化理论模型的构建方法，其特征在于所述方法构建的模型包括如下热力学过程、传输方程及耦合关系：

热力学过程：饱水混凝土孔隙液粒子与水化产物初始值的确定和相互作用通过热力学计算实现，其中：

所述饱水混凝土孔隙液粒子与水化产物初始值的确定是根据水泥的化学分析结果，基于体系Gibbs自由能最小化的热力学计算获得；

所述饱水混凝土孔隙液粒子与水化产物的相互作用包括纯相的溶解沉积平衡模型、固溶体模型和双电层络合反应平衡模型，双电层表面络合平衡模型被用来描述C-S-H凝胶表面位点对氯离子的吸附作用；

所述固溶体模型为CSHQ理想固溶体模型，考虑了0.6667、1.25、1.33和2.25四种不同钙硅比的C-S-H，并通过如下公式定义固溶体组分的活度：

；

其中，表示固溶体组分的活度，是固溶体中组分p的摩尔分数，是活度系数；

传输方程：（1）利用Nernst-Planck方程描述杂散电场作用下粒子在饱水混凝土孔隙液中的输运，包括粒子的浓差扩散和离子的电迁移过程；（2）采用Fick第二定律计算氧气在混凝土中的扩散过程；（3）钢-混界面在杂散电场作用下的非线性极化通过Tafel方程表征；（4）杂散电场作用下氧气在钢-混界面处的消耗通过Faraday方程计算得到；

耦合关系：（1）以混凝土孔隙液中的粒子浓度为中间变量，与Nernst-Planck方程通过算子分裂算法实现耦合计算；（2）氧气的扩散和消耗过程与Tafel方程所描述的阴极电极反应过程相耦合，得到界面处的总电场密度所形成的电场及为该处Nernst-Planck方程中离子电迁移过程的驱动力。

2.根据权利要求1所述的杂散电场下饱水钢混结构相场和粒子场发展演化理论模型的构建方法，其特征在于所述体系Gibbs自由能最小化的实现，包括如下三个方面：（1）描述孔隙液粒子的非理想行为的活度模型；（2）确定体系内各反应Gibbs自由能的水泥水化热力学数据库；（3）获得给定时间下水泥熟料水化程度的水化动力学公式。

3.根据权利要求1所述的杂散电场下饱水钢混结构相场和粒子场发展演化理论模型的构建方法，其特征在于所述钢-混界面处，钢筋的电化学反应动力学过程是由Tafel经验公式所描述，包括铁的氧化过程、氧气的还原过程和析氢过程，其中：氧气还原的动力学过程与Fick第二定律所描述的扩散过程之间的耦合是通过对交换电流密度的修正实现的。

4.根据权利要求1所述的杂散电场下饱水钢混结构相场和粒子场发展演化理论模型的构建方法，其特征在于所述孔隙液粒子的元素种类包括：H、O、Al、Ca、Cl、Fe、K、Mg、Na、S和Si。