碳化作用对混凝土抗氯离子渗透性能的影响

采用混凝土快速碳化试验,获得不同碳化龄期和碳化深度的混凝土试件,结合RCM法测定其氯离子扩散系数,研究了碳化作用对氯离子扩散系数的影响。试验结果表明：混凝土碳化对氯离子渗透有一定的影响,当碳化深度小的混凝上试件氯离子扩散系数会有很大程度的下降;碳化深度大的甚至完全碳化的混凝土试件的氯离子扩散系数不仅没有下降,反而略有升高。混凝土在碳化早期,由于碳化产物填充了混凝土孔隙,阻止了氯离子扩散;而随着混凝土碳化深度增加,混凝土对氯离子的化学结合能力以及物理吸附能力都下降了,自由氯离子反而增多。     

混凝土恒电压RCM测试方法的边部效应研究

恒电压RCM试验时混凝土试块中氯离子扩散深度存在明显的边部效应,影响氯离子扩散系数测试结果的准确性。鉴于此,开展了68组混凝土试块的恒电压RCM试验,定义了试块测点上氯离子扩散深度的标准值,利用数理统计方法定量分析了边部效应对氯离子扩散深度及氯离子扩散系数的影响,确定了边部效应的影响范围,进而通过回归分析建立了内部氯离子扩散系数与全截面氯离子扩散系数之间的关系模型。研究表明,边部效应的影响范围为试块周边外表面延伸至试块内部10 mm的区域;传统的未排除边部效应影响的恒电压RCM测试结果会高估混凝土的氯离子扩散系数;内部氯离子扩散系数与全截面氯离子扩散系数之间具有较强的相关性。     

矿渣和石灰石粉双掺对混凝土抗氯离子渗透性能影响的试验

采用RCM法测定混凝土试件的氯离子扩散系数,研究石灰石粉单掺以及矿渣和石灰石粉双掺对混凝土抗氯离子渗透性能的影响。试验表明,混凝土中掺入石灰石粉对其抗氯离子渗透不利;矿渣和石灰石粉双掺能有效降低混凝土的氯离子扩散系数,20%石灰石粉和10%~30%矿渣双掺能大大提高混凝土抗氯离子渗透能力。     

AgNO_3显色法判断氯离子渗透深度的影响因素

采用不同配合比混凝土试样进行非稳态电迁移(RCM,rapid chloride migration)试验,研究AgNO3显色法对判断氯离子渗透深度的影响.结果表明:相比实际的氯离子渗透边界,采用AgNO3显色法测量的氯离子渗透深度值偏小,用RCM法计算的快速氯离子扩散系数较实际结果小;氯离子显色边界浓度对其扩散系数计算值的影响较大,试验中不同边界浓度对氯离子扩散系数的影响可达20%以上;水泥基材料物相中Ca(OH)2的含量对氯离子边界浓度有较大影响,存在一定的函数关系,Ca(OH)2的含量越高,氯离子边界浓度越大;掺入粉煤灰后,氯离子显色的边界浓度减小,用AgNO3显色法测得的渗透深度相应增大,采用RCM测得的氯离子快速扩散系数偏大.     

预置表面裂缝对混凝土中氯离子传输的影响

分别采用氯离子扩散系数快速测定方法(RCM法)以及氯离子稳态迁移方法,研究了表面单个裂缝对混凝土材料中氯离子传输性能的影响.结果表明:RCM法并不适用于评价带裂缝混凝土的氯离子扩散性能,而采用氯离子稳态迁移方法评价带裂缝混凝土的氯离子迁移性能比较合理.根据开裂混凝土试件电场加速氯离子稳态迁移试验结果发现,裂缝的存在加强了氯离子在混凝土中的传输,并且当裂缝宽度d≥123μm时,氯离子迁移系数随着裂缝宽度的增加而显著增加.     

横向荷载裂缝对海洋浪溅区混凝土耐久性劣化影响

采用人工预加载使试件产生裂缝并控制荷载裂缝宽度,研究了模拟海洋环境试验箱内混凝土表面横向荷载作用下裂缝宽度对浪溅区混凝土抗氯离子侵蚀的影响。试验结果表明:暴露56d和90d龄期且裂缝宽度不超过0.25mm时,混凝土试件同一深度处氯离子浓度随裂缝宽度增加而增大。相同暴露龄期时试件氯离子扩散系数随裂缝宽度增加而增大,裂缝宽度由0.10mm增加至0.15mm时试件氯离子扩散系数提高并不显著,进一步提高到0.25mm后,与裂缝宽度为0.10mm的试件相比氯离子扩散系数提高约3倍;暴露龄期90d纯水泥混凝土试件及复合掺合料混凝土试件的氯离子扩散系数均与裂缝宽度近似呈指数函数关系,胶凝材料组成体系仅影响函数中的固定值。     

试件获取方法对RCM混凝土氯离子扩散试验结果的影响

对比试验表明,混凝土实体试验芯样试件获取方法会对RCM混凝土氯离子扩散系数试验结果产生一定的影响,鉴于此,对产生影响的原因进行分析,并提出合理的RCM试验芯样试件的获取方法。     

表面砂浆层改善混凝土抗氯离子渗透性能的试验研究

采用RCM法测定混凝土试件的氯离子扩散系数,研究表面砂浆层对混凝土抗氯离子渗透性能的影响.结果表明,致密的表面砂浆层能显著地降低混凝土本体的氯离子扩散系数.对强度等级低,抗氯离子渗透要求高的混凝土工程,采用表面砂浆层是非常有效的方法.     

混凝土氯离子扩散系数测试方法对比及早期衰减规律研究

利用公路RCM法和国标RCM法测试了不同类型混凝土28d、56d、84d龄期的氯离子扩散系数。结果显示,采用公路RCM法与国标RCM法测试的氯离子扩散系数具有较好的相关性,国标RCM法测得氯离子扩散系数约为公路RCM法测试结果的1.30倍。采用幂函数对早龄期扩散系数衰减系数m值进行拟合,并与现有的衰减系数经验公式进行对比,修正了现有的经验公式,提出了混凝土早龄期扩散系数的衰减公式,可用于根据28d扩散系数推定56d和84d混凝土扩散系数。     

港珠澳大桥沉管混凝土成熟度与氯离子扩散系数相关性研究

采用化学结合水法、氯离子快速测定法(RCM法)和混凝土成熟度测定法研究了56 d龄期内混凝土氯离子扩散系数和混凝土成熟度的关系,结果表明:混凝土氯离子扩散系数不仅随养护龄期的延长而降低,还随养护温度的升高而降低,延长养护龄期或提高养护温度均可提高胶凝材料的水化程度;室内养护混凝土试件的氯离子扩散系数与混凝土成熟度值之间呈幂函数关系,二者具有很好的相关性(R2=0.976),利用室外养护混凝土试件的数据进行验证计算,其理论计算值与实测值具有较好的吻合性,可根据混凝土成熟度实测值预测出混凝土的氯离子扩散系数。     

高性能混凝土耐久性能试验研究

以3种不同水胶比和矿物掺合料掺量为变量,研究混凝土抗氯离子扩散、抗渗、抗碳化性能的变化。通过试验得出:水胶比0.33,双掺(20%石灰石粉+10%矿渣)的28 d强度最高,其扩散系数最小;良好养护的混凝土试件,其材料自身的抗水渗透能力均较好,且随着强度的提高,其渗水高度略有降低。随着碳化时间的增长,混凝土碳化深度逐渐增加,但碳化28 d后平均碳化深度均小于10 mm;根据试验结果,可为今后高性能混凝土配合比设计提供依据。     

横向弯曲裂缝对混凝土内氯离子侵蚀作用的影响

分析了横向开裂混凝土内氯离子的侵入机理及其主要影响因素,建立了基于双重孔隙介质模型的修正Fick定律氯离子扩散模型,并对持续加载下的开裂钢筋混凝土梁构件进行了氯盐干湿循环侵蚀试验。试验采用浓度为5%的NaCl溶液,在进行15个干湿循环后,借助快速氯离子含量检测RCT（Rapid Chloride Testing）法,对各裂缝处不同深度的氯离子含量进行了测定。试验结果表明：1）干湿循环侵蚀作用下,开裂混凝土表层0~20 mm范围内氯离子含量出现峰值,故可取表层对流区深度为15~20 mm左右;2）当表面裂缝宽度小于0.3 mm时,等效氯离子扩散系数平稳增大,模型的预测精度较高;当裂缝宽度大于0.3 mm后,等效氯离子扩散系数快速增大,氯离子侵入受对流作用的影响加大;3）受弯开裂混凝土等效氯离子扩散系数的劣化因子与裂缝宽度有直接关系,建议采用二次幂函数或分段函数来进行描述。     

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.     

引气混凝土的抗碳化性能研究

分别研究了不同浆骨比、含气量和水胶比情况下,掺入粉煤灰后高耐久性混凝土的抗碳化性能和抗氯离子渗透性能。研究结果表明:碳化深度随粉煤灰掺量的增加而增大;氯离子扩散系数随粉煤灰掺量的增加而减小,当粉煤灰掺量超过一定掺量时氯离子扩散系数又随粉煤灰掺量的增加而增加。碳化深度、氯离子扩散系数随含气量增加而减小,而当含气量大于4%时,碳化深度、氯离子扩散系数又随含气量的增加而增大;碳化深度、氯离子扩散系数随浆骨比(32.5/67.5至37.5/62.5)的增大而增大;水胶比越小的抗碳化性能越好、氯离子扩散系数越小。     

对RCM试验中几个问题的讨论

通过对RCM试验数据的统计分析,认为(1)不同试验持续时间测出的氯离子扩散系数不具可比性;(2)在测量氯离子的渗入深度平均值时,应考虑试件的边缘效应;(3)试验的初始电量与氯离子扩散系数之间不存在良好的线性关系。     

矿物掺合料高性能混凝土氯离子扩散特性研究

为研究沿海地区高性能混凝土桩基础的耐久性,采用干湿循环浸泡法对18个高性能混凝土试件进行了氯盐侵蚀试验,分析了高性能混凝土的氯离子浓度分布,得到了高性能混凝土的表面氯离子浓度、氯离子扩散系数的时变方程。在此基础上进行了高性能混凝土氯盐侵蚀的数值模拟,分析了钢筋直径（20、28 mm和36 mm）和保护层厚度（20、30、40 mm和50 mm）对沿海地区高性能混凝土桩基础氯离子浓度分布和氯离子扩散系数的影响,提出了相应的耐久性设计建议。研究结果表明:高性能混凝土毛细管吸附区与氯离子扩散区的位置在0~5 mm之间,高性能混凝土的最大稳定深度为50 mm;随着时间的增长,高性能混凝土氯离子扩散系数逐渐降低,氯离子浓度增长速率拐点为25 mm;相较氯盐侵蚀溶液浓度,氯离子扩散系数与氯盐侵蚀时间的关系更大。结合钢筋的临界氯离子浓度正态分布,建议沿海地区输电工程高性能混凝土桩基础的保护层厚度为70 mm。     

氯离子浓度对混凝土电通量试验中测试指标的影响

研究了不同NaCl溶液浓度对复合双掺粉煤灰、矿渣混凝土的ASTM C1202测试指标的影响,采用ASTM C1202方法测试了(1%、3%、5%、10%)四种NaCl溶液浓度下粉煤灰和矿渣复合双掺混凝土120d龄期的6 h通电量、渗透深度和平均电流.研究结果表明:混凝土的6 h通电量、渗透深度和平均电流都随着NaCl溶液浓度的增大而增加,且不同NaCl溶液浓度下渗透深度、平均电流与6 h通电量相关性较好,可以考虑用渗透深度和平均电流作为混凝土抗氯离子渗透性评价指标.     

混凝土氯离子扩散系数试验研究

采用Cl-电迁移方法、交流电导率测定和Cl-自然扩散方法研究了一系列不同龄期混凝土的Cl-传输特性,分析了影响混凝土Cl-扩散系数的主要因素,比较了混凝土的交流电导率与Cl-扩散系数的关系以及电加速对Cl-扩散系数的影响.结果表明,在饱水状态下,混凝土的孔隙率和孔结构是影响其Cl-扩散系数的主要因素.混凝土的交流电导率不能直接与Cl-扩散系数相互换算,Cl-电迁移试验结果接近自然扩散试验结果的4倍,而自然扩散箱试验更接近自然扩散过程.电加速试验结果应根据自然扩散试验进行修正.     

冻融损伤对混凝土氯离子扩散性能的影响

通过自由氯离子滴定试验和氯离子扩散深度试验研究了冻融损伤对混凝土氯离子扩散性能的影响。结果表明，冻融损伤对混凝土氯离子扩散性能的影响是显著的。当混凝土的损伤为24％时，其氯离子扩散系数和扩散深度分别是未损伤混凝土的6．5倍和2倍，混凝土结构的使用寿命将会缩短75％～85％。回归分析结果表明。混凝土的损伤与氯离子扩散系数、扩散深度之间均可以建立良好的非线性关系。