氯盐环境中温度与干湿循环耦合作用对PVA纤维增强水泥基复合材料扩散系数的影响

在氯盐环境中进行纤维掺量为1%和2%的PVA纤维增强水泥基增强复合材料(简称PVA-FRCC)温度+干湿循环的试验,以Fick第二定律为基础,建立考虑温度因素的理论模型,并利用最小二乘法优化得到氯离子扩散系数。结果表明:氯离子扩散系数随试验周期的增加而减小,而温度的增加会减弱试验周期对氯离子扩散系数的影响;相同温度作用下两种纤维掺量的试件,氯离子扩散系数差距不明显。     

水灰比和扩散时间对全浸泡混凝土扩散的影响

为了研究水灰比、全浸泡时间、自由扩散时间对氯离子在混凝土内传输的影响。设计五组不同水灰比的普通混凝土构件,对其进行氯盐浸泡试验,浸泡1、2、4、8周和在浸泡周期基础上全密封再进行自由扩散分别6个月以及12个月后用混凝土打磨机磨粉,采用硝酸银化学滴定法检测构件中的自由氯离子含量,最后利用菲克第二定律拟合表观氯离子扩散系数。试验结果表明:随着扩散时间的延长,自由氯离子含量和扩散系数逐渐降低,全浸泡阶段扩散时间对其影响显著。然而,随着水灰比的增大,自由氯离子含量和扩散系数增大。     

防盐蚀剂对输变电基础混凝土抗氯离子侵蚀性能的影响

通过室内加速氯离子侵蚀试验,测试不同侵蚀时间内掺GN防盐蚀剂混凝土和无防盐蚀剂混凝土内部不同深度处的氯离子浓度,研究GN防盐蚀剂对氯离子扩散系数和混凝土表面氯离子浓度的影响,引入氯离子扩散系数降低系数和表面氯离子浓度降低系数,对防盐蚀剂的效果进行定量评价。结果表明:GN防盐蚀剂可以使混凝土中氯离子的扩散系数降低31.3%,混凝土表面氯离子浓度降低22.67%;防盐蚀剂可以较大程度地提高氯离子侵蚀环境下输变电基础的使用寿命。     

海工混凝土耐久性能的研究

利用CDF抗盐冻性能试验和抗氯离子渗透性试验来综合评价海工混凝土的耐久性。结果表明:随水胶比的降低,海工混凝土42次盐冻剥落量和相对动弹性模量损失率减小,抗氯离子渗透性提高;在一定范围内混掺矿物掺合料有利于降低混凝土的盐冻剥蚀量和动弹性模量损失率,提高混凝土的抗氯离子渗透性和抗盐冻性能,进而提高混凝土的耐久性。     

混凝土在氯离子侵蚀和冻融耦合作用下的研究

氯盐作为最主要的除冰盐,一方面可以清除冰雪;另一方面在冻融循环下,氯盐将引起混凝土路面的破坏和钢筋的锈蚀。对盐冻破坏机理以及氯离子侵蚀和冻融的相互影响作用进行了较全面的综述,分析了氯离子在混凝土中的侵蚀过程与冻融损伤对氯离子侵蚀作用的影响,并对其发展进行了展望。介绍了近年来一些学者的研究成果,提出氯离子在混凝土中的扩散不仅与自身性质有关,还受氯盐种类及冻融循环等外部因素的影响。此外,回归分析结果表明,冻融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。     

城市混凝土桥梁盐冻病害调查与研究

为了探究盐冻作用下城市混凝土桥梁的破坏特征及评价盐冻环境混凝土桥梁主体结构的服役现状,通过现场调研、检测、取样和室内试验,研究了混凝土的主要物理力学性能、氯离子质量分布和表层混凝土及钢筋锈蚀物的微观结构.结果表明:盐冻作用下混凝土桥梁使用13a以后,其主体结构发生了严重的除冰盐冻融破坏和钢筋锈蚀破坏,混凝土的氯离子结合能力很低,自由氯离子浓度很高,钢筋锈蚀物中物理吸附了大量的氯离子,且氯离子迁移多堆积于靠近钢筋表面的混凝土层,其总氯离子质量高于钢筋表面及受力钢筋间混凝土近2倍;实际混凝土结构工程在盐冻作用下,混凝土保护层的氯离子浓度分布规律并不符合Fick第二扩散定律;在盐冻环境作用下进行混凝土桥梁结构的耐久性设计时,必须提高其抗盐冻能力、抗氯离子扩散渗透能力,氯离子扩散模型必须考虑表层效应.     

潮差环境下混凝土中氯离子扩散时变性试验

以自然海洋潮差区环境条件下暴露时间分别为60,120,240,360,480,600d的混凝土现场试验结果为基础,计算了5种水灰比混凝土的氯离子扩散系数;以60,120,240,360,480d的氯离子扩散系数测量结果,推导了潮差环境下混凝土中氯离子扩散系数的时变模型,并以该时变模型计算了暴露600d后混凝土中氯离子扩散系数及自由氯离子含量,验证了该时变模型的适用性.结果表明:水灰比越大,混凝土中氯离子扩散系数在前期衰减的经验系数m越小,即对降低混凝土氯离子长期扩散性能的效果越差,因此减小水灰比能有效降低混凝土的长期氯离子扩散性能;暴露600d后混凝土中氯离子扩散系数降低幅度已经很小,基本趋于稳定;得到的混凝土氯离子扩散系数时变模型能较好地反映潮差环境下混凝土中氯离子侵蚀过程.     

环境温度对混凝土管桩氯离子扩散性能的影响

基于Fick第二扩散定律,建立混凝土管桩中考虑环境温度和氯离子结合能力的氯离子扩散模型。针对环境温度对混凝土管桩中氯离子扩散性能的影响开展试验研究,将不同水灰比(0.30、0.45和0.55)混凝土管桩置于不同温度(21、30、50℃)的5%氯化钠盐雾中,开展为期32d的浸泡试验。依据试验结果和氯离子扩散模型,得到不同温度条件下、不同水灰比混凝土管桩中的自由氯离子浓度分布、表面氯离子浓度、氯离子表观和有效扩散系数、活化能和氯离子结合能力值。试验结果表明:随着环境温度的升高,自由氯离子浓度、表面氯离子浓度、氯离子表观和有效扩散系数增大。随着环境温度从21℃升高到30℃,氯离子结合能力显著增加,但随着环境温度从30℃升高到50℃,氯离子结合能力却略有减小。由于表观氯离子扩散系数的对数与环境绝对温度的倒数呈线性变化规律,因此,可推断氯离子在混凝土管桩中的扩散符合Arrhenius理论。     

粉煤灰、矿渣粉对机制砂自密实混凝土氯离子扩散系数的影响

采用RCM试验方法研究了粉煤灰、矿渣粉对C40机制砂自密实混凝土氯离子扩散系数的影响。结果表明:粉煤灰单掺时,随混凝土中粉煤灰掺量的增加,自密实混凝土氯离子扩散系数先逐渐减小后增加,28d龄期时氯离子扩散系数最低值对应的粉煤灰掺量为30%,而56d龄期时氯离子扩散系数最低值对应的粉煤灰掺量为40%;矿渣粉单掺时,随着矿渣粉掺量的提高,自密实混凝土氯离子扩散系数逐渐降低,矿渣粉掺量大于40%时,氯离子扩散系数下降的趋势变小;粉煤灰、矿渣粉双掺的混凝土试件,复掺比例由0∶10变化到10∶0时,氯离子扩散系数呈先减后增的趋势,复合掺合料比为3:7的28d龄期自密实混凝土氯离子扩散系数最小,复合掺合料比为5∶5的56d龄期自密实混凝土氯离子扩散系数最小。     

冰冻-氯盐循环下铁尾矿砂混凝土耐久性

为研究冬季使用除冰盐地区与冻融交替循环耦合作用下铁尾矿砂混凝土的耐久性能,配制质量分数为1%、3%、5%、7%、9%的Na Cl溶液,进行加速冻融循环试验,量测混凝土内部氯离子浓度分布以及不同盐冻循环次数下的质量损失率、相对动弹性模量和抗压强度。结果表明:冻融循环加剧混凝土内部氯离子的扩散,氯离子集中区域由2.5～7.5 mm扩大到了2.5～17.5 mm,其质量损失率与盐冻循环次数成正比,相对弹性模量与盐冻循环次数成反比,抗压强度与盐冻循环次数成反比,其变化程度大小均表现为3%NaCl溶液5%NaCl溶液7%NaCl溶液1%NaCl溶液9%NaCl溶液。     

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。     

氯盐环境条件下预应力混凝土氯离子侵蚀模型研究

文章总结了国内外有关混凝土中氯离子侵蚀模型的研究现状,并对国内外几种典型的扩散方程进行了分析评价;针对氯盐侵蚀的预应力混凝土结构,讨论了氯离子扩散系数的计算。氯离子扩散系数对于预应力混凝土来说是一个重要的因素,因此合理确定氯离子扩散系数,对预测氯离子环境条件下预应力结构的耐久性具有重要意义。对于预应力混凝土,计算氯离子扩散系数除了要考虑混凝土与氯离子之间的结合能力、环境温度、湿度影响外,还要考虑混凝土的应力水平,氯离子有效扩散系数是变化的,且氯离子扩散系数对PC结构耐久性的影响很大。本文对预应力混凝土氯离子侵蚀模型进行了改进,并根据试验结果对改进后模型进行了评价。     

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。     

人工模拟海洋潮汐区应变硬化水泥基复合材料抗氯盐侵蚀性能

通过人工模拟海洋潮汐区环境,研究了干湿循环时间比(3∶1、85.4∶1)和暴露时间(30、90d)对应变硬化水泥基复合材料(SHCC)抗氯盐侵蚀性能的影响.结合Fick第二定律,进一步分析了SHCC表面氯离子含量和扩散系数的时变规律.结果表明:干湿循环制度对SHCC氯离子侵蚀有显著影响,SHCC表面氯离子含量时变规律符合倒数模型;SHCC表观氯离子扩散系数明显高于其瞬时氯离子扩散系数,SHCC混凝土氯离子扩散系数的时间衰减系数大于C30普通混凝土.     

冻融循环及龄期对混凝土氯离子渗透性的影响

采用电迁移试验(RCM法)测定了不同龄期和冻融循环后混凝土中的氯离子扩散系数.结果表明:因冻融循环导致的混凝土性能劣化及龄期对于混凝土损伤的修复对混凝土的氯离子渗透性能具有双重影响,从而使所测得的氯离子扩散系数与标养28 d的氯离子扩散系数产生较大差别.模拟渤海地区海洋环境,利用Fick定律计算了i00 a的混凝土保护层厚度,发现采用标养28 d的氯离子扩散系数所得的计算结果明显偏大.     

盐冻环境下混凝土的微结构和氯离子渗透性

研究了水灰比、含气量等因素对混凝土在冻融和盐冻环境下劣化的影响,进行了混凝土微观形貌分析和冻融条件下氯离子在混凝土中的传输性试验,分析了盐冻条件下混凝土孔结构变化及氯离子传输规律.结果表明:当冻融循环25次时,盐冻条件下混凝土的质量损失率约是水冻条件下混凝土质量损失率的10倍;在冻融早期,盐冻条件下的混凝土动弹性模量损失比水冻条件下的混凝土动弹性模量损失缓慢;引气混凝土中50"m以上孔径的气泡较多,未引气混凝土的平均气泡间距为引气混凝土的2.5倍;引气能够降低冻融下混凝土的氯离子渗透性,但盐冻后引气混凝土表层有氯离子富集现象,考虑到钢筋混凝土构件的保护层厚度范围,这有可能不利于钢筋的保护.     

人工气候环境下混凝土氯离子扩散系数衰减速率

根据人工气候环境下的混凝土侵蚀试验测得的混凝土氯离子浓度,基于Fick第二定律,分别计算了侵蚀40、80、120、160、200d后的混凝土氯离子扩散系数,证实了氯离子扩散系数随侵蚀时间增大而减小;引入混凝土氯离子扩散系数衰减速率的概念,并分析计算得到了不同侵蚀时间的氯离子扩散系数衰减速率及其与时间的关系模型.计算结果表明:在人工气候环境下,随侵蚀时间的延长,混凝土氯离子扩散系数衰减速率相应减小.     

混凝土氯离子扩散系数随养护龄期演化的试验研究

通过试验研究了普通混凝土和矿物掺合料混凝土氯离子扩散系数随养护龄期的变化规律。在试验中考虑了水胶比、骨料体积率、矿物掺合料种类和替代率的影响,用NEL法测定养护龄期为28、56、84、112 d的混凝土氯离子扩散系数。试验结果表明,随着水胶比的增大或骨料体积率的减小,混凝土氯离子扩散系数增大。在混凝土中掺入粉煤灰和矿渣都能有效地减小氯离子扩散系数。基于试验结果,给出了普通混凝土、粉煤灰混凝土和矿渣混凝土氯离子扩散系数与养护龄期的经验公式,为混凝土材料的耐久性设计提供参考。     

复杂环境下钢筋混凝土抗盐侵蚀性能

研究了氯盐和硫酸盐在干湿循环以及冻融环境条件下,普通混凝土与耐腐蚀混凝土的抗盐侵蚀性能。试验结果表明,由于硫酸盐的存在,在侵蚀早期混凝土强度被提高,混凝土中氯离子的侵蚀浓度被降低;随着侵蚀龄期的延长,这种影响逐步降低,混凝土性能开始劣化,氯离子逐步向混凝土内部渗透。盐冻试验结果表明,相比于低温对混凝土氯离子扩散的抑制作用,冻融损伤对混凝土氯离子扩散的加速作用占主导地位。耐腐蚀混凝土显著提高了钢筋混凝土的抗盐侵蚀性能。     

聚合物改性水泥涂层氯离子和硫酸根离子扩散系数的快速测定

强氯盐和硫酸盐腐蚀环境的混凝土常用涂层加以保护,但涂层的离子扩散性尚缺少快速评价方法.采用加速扩散室实验方法,测试氯离子和硫酸根离子在聚合物改性水泥涂层中的扩散系数.结果表明,在试样两边施加7.5 V直流电压的情况下,分别使用5 mol/L的NaCl溶液和0.5 mol/L的Na2SO4溶液进行扩散试验,直接测试氯离子和硫酸根离子扩散系数,均可在7～9 d内获得试验结果,试验数据重复性良好.