模拟海砂混凝土中氯离子扩散研究

采用3%浓度的NaCl溶液浸泡河砂模拟海砂,选取海砂颗粒周围的凝胶表面作为扫描区域,定量分析了氯离子在砂子近端和远端的含量,结果显示海砂型氯离子存在一个从海砂表面到水泥凝胶的扩散过程,在此基础上提出海砂型氯离子扩散的概念,并结合微观试验结果讨论了扩散过程.     

碳化对海砂混凝土中氯离子扩散的影响

选取海阳海砂、淡化海阳海砂和河砂三种细骨料,分别制备强度等级为C30和C50的混凝土,进行加速碳化与氯离子侵蚀复合试验的研究,测出混凝土试块不同深度的水溶性自由氯离子含量.结果表明:海砂混凝土、淡化海砂混凝土在碳化与氯离子侵蚀复合作用下的破坏规律与河砂混凝土基本一致.碳化时间对各种混凝土中氯离子的扩散影响都很大.混凝土强度等级,海砂中固有的氯离子等因素也影响混凝土各深度的水溶性自由氯离子含量.     

粉煤灰水泥砂浆中氯离子扩散情况分析

简要介绍了国内外关于氯离子在混凝土中扩散行为的理论模型发展,结合相关文献进行了模型推导,具体阐述了测定粉煤灰水泥砂浆试件中氯离子含量试验时试样的制备及试验结果,并得出了相关结论,以期指导同类试验研究。     

混凝土中氯离子扩散性能研究

混凝土是当今社会最重要的结构工程材料之一,但由于受外界环境的影响,混凝土的耐久性严重不足,从而造成了混凝土结构的过早破坏。而钢筋锈蚀是导致混凝土结构过早破坏,影响混凝土耐久性的一个重要因素,氯离子侵蚀又是引起钢筋锈蚀的首要因素,因此,本文开展了不同水灰比、粉煤灰掺量和矿渣掺量对混凝土中氯离子扩散性能的研究,探讨氯离子在混凝土中的传输规律。     

混凝土中氯离子扩散性能的深入探讨

氯离子引起的钢筋锈蚀是氯盐侵蚀环境下混凝土结构性能劣化的主要原因。目前,有关氯离子在混凝土中扩散性能的研究绝大多数是以自由氯离子为对象,而对总氯离子在混凝土中扩散性能的研究很少。通过采用自然扩散法对自由氯离子和总氯离子在混凝土中的扩散性能开展研究,探讨水胶比对氯离子扩散性能的影响,考虑氯离子扩散系数的时间依赖性,建立氯离子有效扩散系数与表观扩散系数之间的关系,为更加科学地预测氯盐侵蚀环境下混凝土结构耐久性寿命奠定了基础。     

氯离子在混凝土中的扩散速度

氯离子扩散速度与含氯环境中钢筋混凝土使用寿命关系密切，也是混凝土耐久性研究中的“热点”之一。本文结合作者多年来的研究工作，论述了研究氯离子扩散速度的方法，环境中氯盐浓度，扩散时间与扩散速度的关系，以及氯离子在混凝土和粉煤灰混凝土中扩散的各种影响因素。     

海砂混凝土中氯离子的作用机理及其固化研究

氯离子是海砂在混凝土中使用的最大隐患,分析了氯离子对海砂混凝土结构的破坏机理,对比常见的海砂淡化方法,提出以矿物掺合料固化海砂混凝土中的氯离子,并阐述其作用原理。     

氯离子在混凝土中扩散的试验与分析

氯离子扩散系数是评估氯盐在混凝土中扩散的重要指标,通过试验研究了掺加钢渣和硅灰的混凝土中氯离子扩散系数随掺量与养护龄期的演变关系。结果表明,随着钢渣和硅灰掺量的增加氯离子扩散系数逐渐降低,并且随着养护龄期的增加氯离子扩散系数也逐渐降低。但由于钢渣的比表面积比硅灰的大,从而使得钢渣混凝土早期的氯离子扩散系数比硅灰混凝土要小,但后期钢渣混凝土的氯离子扩散系数比硅灰混凝土要大。该研究结果可为今后高性能混凝土的研发提供参考。     

氯离子在粉煤灰混凝土中扩散的特性分析

在讨论应用交流阻抗谱方法测量混凝土中氯离子扩散性的基础上，对所观察到的在某些粉煤灰混凝土中氯离子扩散的特有阻抗谱进行了理论分析，并指出这种以双曲正切曲线为特征的阻抗谱是由粉煤灰掺入而导致的有限扩散层所引起的。     

混凝土中氯离子扩散有限元分析

通过结合混凝土中氯离子的初始浓度和混凝土表面浓度,将满足Fick第二定律的混凝土中氯离子扩散问题转变成初边值问题,建立了其相应的有限元方程。由于氯离子扩散系数是扩散时间、温度和混凝土材料的函数,因此基于该有限元方程利用欧拉后插法和Newton-Raphson迭代法建立了增量形式的有限元方程,并通过分析具有解析解的一维、二维氯离子扩散问题,说明该增量有限元方程的可行性。在考虑扩散时间、温度、混凝土材料、混凝土表面涂层等多因素前提下,利用该增量有限元方程分析海洋环境下处于浪溅区、盐雾区混凝土的耐久性寿命,说明该增量有限元方程在海工结构耐久性设计中的可行性。     

持续荷载下混凝土的氯离子扩散性能研究

基于实际海洋环境暴露条件,研究了力学荷载作用下混凝土中的氯离子扩散性能.以Fick第二定律理论为基础,用误差函数对混凝土中随深度变化的氯离子含量分布进行了曲线拟合,从而得到氯离子表现扩散系数,并以此表征氯离子在混凝土中的传输性.分析了氯离子的扩散系数与原材料、配合比、暴露环境以及力学荷载间的关系.结果表明,力学荷载对海洋环境下混凝土中的氯离子传输性能有显著影响,在利用氯离子扩散模型预测暴露海洋环境下混凝土结构的使用寿命时,需要考虑荷载因素的影响.     

在混凝土中氯离子迁移和湿度迁移的耦合效应试验研究

通过试验,研究了湿度变化对于氯离子迁移的影响,此外,还通过渗透试验研究了不同氯离子浓度下的湿度迁移规律.结果表明,湿度梯度的存在加速了氯离子在混凝土中的迁移,而氯离子的作用则又加速了湿度的迁移.最后,对试验结果进行了补充的理论分析,表明氯离子和湿度之间存在一耦合效应,二者之间的相互作用将加速氯离子在混凝土中的迁移.     

磨细钢渣、粉煤灰对混凝土强度和抗氯离子渗透性能的影响研究

研究了单掺粉煤灰、磨细钢渣和双掺粉煤灰-磨细钢渣对混凝土强度和氯离子扩散系数的影响。试验表明:双掺粉煤灰-磨细钢渣的混凝土强度和抗氯离子渗透性能优于基准组及单掺粉煤灰、磨细钢渣的混凝土,同时磨细钢渣对混凝土性能改善的贡献稍大于粉煤灰。     

氯离子在火灾后混凝土中的扩散模型

研究了火灾后混凝土结构中的氟离子分布及其随时间的扩散机理，建立了相应的数学模型，并采用现有的有关资料对模型的合理性进行验证，分析了该模型参数的灵敏度，从而为火灾后混凝土结构的耐久性评估提供了理论依据．     

氯离子在砂浆中扩散的影响因素

采用自然浸泡方式,测试了一定条件下外部溶液中的氯离子在砂浆中的扩散深度、可溶性氯离子含量、孔隙结构以及浆体结合氯离子性能等,进而研究了影响氯离子在砂浆中扩散的关键因素.结果表明:砂浆中氯离子扩散深度及可溶性氯离子含量与体系中孔径大于30 nm的孔隙率、浆体结合氯离子性能存在较为显著的相关性,矿渣以及氯离子结合剂的掺入可显著降低砂浆中氯离子扩散深度随浸泡龄期增加的速率.     

氯离子在混凝土管桩中的扩散规律

混凝土管桩在海工环境中广泛使用,管桩内表面为封闭面,外壁常常暴露于氯盐环境中。根据菲克第二定律和管桩的边界条件,采用分离变量法,得到氯离子扩散方程的解析解。该解析解包含稳态解和瞬态解2部分,而稳态解由贝塞尔函数构成,与基于半无限体边界条件的传统解不同。采用该解答计算PHC管桩氯离子扩散,探讨内外半径之比、扩散系数以及钢筋保护层厚度对氯离子扩散的影响。当内外半径之比a/b为1.5时,瞬态解的次?糠炙ゼ跛俾时戎饕-糠衷即螵?倍。     

混凝土渗透性与微观结构关系的研究

根据混凝土的渗透性大小与其孔结构参数直接相关的观点，采用压汞试验测定了水化60d的水泥浆体孔结构和孔分布情况，并采用扫描电镜研究了混凝土的微观结构与形貌。结果表明，水胶比对混凝土的总孔隙率和孔径分布的影响都很大；掺入20％的粉煤灰的混凝土的累积孔隙体积率有所减少，孔径分布偏向于凝胶孔，且其微观结构均匀密实，Ca(OH)２的晶粒含量较少。混凝土微观结构的改善有效地降低了其渗透性。     

ASR-氯盐腐蚀协同作用下混凝土的损伤特点

以碱 氯盐复合溶液浸泡的方式进行了ASR-氯盐腐蚀协同作用下混凝土加速劣化的实验。通过定期测量长度和动弹性模量,研究了混凝土在承受ASR、氯盐腐蚀双重破坏因素作用下的损伤特点以及混凝土初始碱含量、氯盐溶液浓度对损伤发展的影响。试验结果表明,不同浸泡液中当混凝土碱含量高时,各龄期的膨胀值均大于混凝土低碱时的膨胀值,同期的动弹性模量损失也更大。浓度较高的氯盐溶液主要在短期内对ASR膨胀的加速显著,但浓度较低的氯盐溶液则具有持续的加速作用。ASR-氯盐腐蚀作用下动弹性模量变化的具体特点是:劣化初期混凝土动弹性模量即急剧下降,当剩余动弹性模量在70%左右时,其下降减缓,随后发展极其缓慢至完全失效。分析动弹模量损失和膨胀率之间的关系,发现膨胀率低于0.5%时动弹性模量对因膨胀引起的混凝土损伤更为敏感。     

氯离子在开裂混凝土中的扩散特性研究

考虑荷载裂缝宽度与裂缝深度的相关性,基于AgNO_3显色法研究了混凝土裂缝的存在对氯离子扩散范围的影响.通过钻孔取粉测定了混凝土中的氯离子含量,研究了裂缝特征的单一因素对氯离子的扩散特性影响.结果表明:裂缝的存在加速了氯离子在混凝土中的扩散过程;氯离子的扩散系数随着裂缝宽度的增加而增大;裂缝深度的变化对氯离子的扩散深度有一定影响.基于试验结果建立了裂缝宽度(裂缝深度)与氯离子扩散系数之间的指数函数关系式.     

自然扩散法预测感潮环境下混凝土氯离子侵蚀

通过对自然感潮环境下混凝土的自由氯离子浓度分布的分析,研究了既有混凝土氯离子侵蚀的特征及扩散特性,采用室内自然扩散法进行了模拟扩散试验,并根据Fick第二定律和Monte Carlo法分析了既有混凝土和试验混凝土的扩散参数及钢筋初始锈蚀时间.结果表明:自然环境下混凝土的氯离子侵蚀存在明显的对流区,自然扩散法的氯离子扩散系数大于自然环境下2个数量级,模拟混凝土中钢筋表面的自由氯离子浓度是自然环境下实际浓度的2倍,钢筋初始锈蚀时间是实际的240倍.