养护龄期对混凝土氯离子扩散系数的影响

基于NEL法研究了不同水灰比和骨料体积含量混凝土氯离子扩散系数随时间的变化规律,发现混凝土氯离子扩散系数随养护龄期的增大而减小,但118d后减小速率变缓。进一步数据分析表明,水灰比越大或骨料体积含量越小,混凝土氯离子扩散系数随养护龄期增大而减小的趋势越明显。     

干湿循环条件下早龄期混凝土氯离子扩散系数研究

通过开展干湿循环条件下混凝土受氯离子侵蚀的试验,对比了标准养护的试件,分析了氯离子的扩散系数,并研究了混凝土的早期抗氯离子侵蚀能力,试验结果表明,干湿循环条件下,混凝土氯离子扩散系数明显升高,抗氯离子侵蚀能力大大降低,特别是在早龄期,差异较大。     

混凝土氯离子扩散系数测试方法的对比试验研究

采用交流电桥法和NEL法及自然扩散法对5种配合比的水工普通混凝土进行氯离子扩散性对比试验。通过测得和计算的氯离子扩散系数,分析3种试验方法测得的氯离子扩散系数与水灰比、孔隙率和强度之间的相关性。结论表明,混凝土的氯离子扩散系数与水灰比、强度及孔隙率之间均存在较好的相关性;自然扩散法测试的扩散系数都要明显大于交流电桥法测试的结果,NEL法和交流电桥法的结论近似。     

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。     

粉煤灰和矿粉对C50自密实混凝土氯离子扩散系数的影响

采用自然浸泡法研究了矿物掺合料对C50自密实混凝土工作性能和抗氯离子渗透性能的影响,结果表明:对于单掺粉煤灰混凝土试件,氯离子扩散系数随粉煤灰含量的提高先减少后增加,28d龄期时粉煤灰含量为30％的试件氯离子扩散系数最低,而90d龄期时粉煤灰含量为40％的试件氯离子扩散系数最低;对于单掺矿粉混凝土试件,氯离子扩散系数随胶凝材料中矿粉含量的提高而降低,当矿粉含量由50％增加至60％时氯离子扩散系数降低的幅值并不明显;对于复掺混凝土试件,氯离子扩散系数随复合掺合料中粉煤灰含量的提高先减少后增大,28d龄期时粉煤灰含量为10％的混凝土氯离子扩散系数最低,而90d龄期时粉煤灰含量为20％的混凝土氯离子扩散系数最低.     

混凝土氯离子扩散系数快速评价方法的建立与应用

受混凝土结构尺寸效应的影响,实体混凝土结构中温度场与标准养护或同条件养护具有较大差异,其耐久性的发展也有所不同。本文针对C40～C60三种强度等级混凝土,研究了20℃～80℃四种养护温度对混凝土抗氯离子渗透性的影响规律,并采用TG、MIP等测试分析了养护温度对胶凝材料水化过程及孔结构的影响及机理。研究表明：随混凝土养护温度的提高,混凝土氯离子扩散系数不断降低,但当养护温度超过60℃时,对混凝土胶凝材料水化程度、孔结构分布等具有不利的影响;建立了等效龄期与混凝土氯离子扩散系数之间的对数函数模型,可用于预测氯盐环境下混凝土预制构件移运安装时间,工程应用效果良好。     

谈如何改善高强混凝土抗氯离子渗透性能

高强混凝土抗氯离子渗透性能是衡量其耐久性的一个重要指标。作者从混凝土原材料着手,在混凝土中掺入不同种类、不同掺量的矿物掺合料(粉煤灰、矿渣、硅灰等),寻求改善高强混凝土抗氯离子渗透的措施。     

粉煤灰混凝土中自由氯离子渗透性能试验研究

采用自然扩散方法研究了氯离子侵蚀时间、环境氯离子浓度及干湿循环对粉煤灰混凝土中氯离子渗透性能的影响,得出了有益的结论,为海工混凝土结构设计和耐久性评估奠定了理论基础。     

混凝土氯离子扩散系数测试方法述评

氯离子是造成混凝土结构耐久性下降的最主要原因之一。在总结国内外常用混凝土氯离子扩散系数测试方法基础上,分析评价了各种方法的原理、特点及使用范围,其中自然扩散法较切合实际工程状况,但试验周期较长,过程较复杂;加速扩散法简单、快速,是目前应用最广泛的方法,因此应根据测试对象选择合适的测试方法。     

Investigation in Mathematical Models of Chloride Diffusion Coefficient in Concrete Exposed to Marine Environment

Degradation of RC （reinforced concrete） in maritime structures has become a worldwide problem due to its excessive costs of maintenance, repair and replacement in addition to its environmental impacts and safety issues. Degradation of both concrete and steel which is the main reason of reduction in the service life of RC structures strongly depends on the diffusion process of moisture and aggressive species. In this paper, the major and popular mathematical models of diffusion process in concrete are surveyed and investigated. Predominantly in these models, the coefficient of chloride diffusion into the concrete is assumed to be constant. Whereas, experimental records indicate that diffusion coefficient is a function of time. Subsequently, data analysis and comparisons between the existing analytical models for predicting the diffusion coefficient with the existing experimental database are carried out in this study. Clearly, these comparisons reveal that there are gaps between the existing mathematical models and previously recorded experimental results. Perhaps, these gaps may be interpreted as influence of the other affecting parameters on the diffusion coefficient such as temperature, aggregate size and relative humidity in addition to the water cement ratio. Accordingly, the existing mathematical models are not adequate enough to predict the diffusion coefficient precisely and further studies need to be performed.     

混凝土Cl-扩散系数预测的有限元方法

提出了预测混凝土Cl^-扩散系数的有限元方法．将混凝土看成是一种由骨料、界面和水泥浆基体所组成的三相复合材料,通过比较两种典型的单元细胞模型,说明了圆形单元细胞模型在混凝土模拟方面的优越性．由于界面厚度远小于骨料尺寸,采用推进前沿法尽可能准确地剖分单元细胞,应用有限元方法获得了混凝土Cl^-扩散系数的数值解．将数值结果与实验数据进行比较,验证了该方法的有效性．基于数值结果,定量评价了最大骨料粒径、界面Cl^-扩散系数、界面厚度和骨料级配对混凝土Cl^-扩散系数的影响．     

矿物外掺料对高强混凝土抗氯离子扩散性的影响

主要研究在热带或亚热带气候条件下,高强混凝土中掺入矿物外掺料后,其抗氯离子扩散性能的变化.结果表明,同时掺入矿渣与硅灰对提高混凝土抗氯离子扩散效果最为明显,且混凝土内氯离子总含量与游离氯离子含量基本呈线性关系.     

混凝土中氯离子随机时变扩散过程及浓度分布

鉴于海洋混凝土结构的材料特性及环境因素具有随机性和时变性,在混凝土的氯离子扩散模型中引入氯离子扩散系数和表面氯离子浓度时变函数.采用高斯随机场描述混凝土的氯离子扩散系数的随机特性,然后在以局部平均法离散该随机场的基础上,研究建立了混凝土中氯离子随机时变扩散分析的摄动随机有限元法（SFEM）,并推导了氯离子浓度均值和协方差的计算表达式.通过与试验值和Monte Carlo有限元法（MCFEM）的比较,验证了SFEM具有较高的计算效率和精度.算例分析表明：氯离子扩散系数的随机时变性对混凝土中氯离子扩散过程具有显著影响;对于长期服役的混凝土结构,混凝土表面氯离子浓度时变性对氯离子扩散过程的影响可以忽略.     

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.     

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.     

一个改进的混凝土氯离子扩散计算模型

通过对影响混凝土中氯离子扩散的因素分析,根据Fick第二定律导出的简化模型,建立综合考虑水灰比、混凝土掺合料、龄期、温度、湿度、混凝土与氯离子结合能力及冻融损伤影响的扩散模型,通过与现有解析模型和有限差分法模型的计算结果的对比,验证模型的正确性和有效性。与现有解析模型相比,该模型考虑的因素更广泛,综合考虑温度、湿度的季节变化及冻融损伤的时随效应对氯离子扩散的影响;与数值模型相比,该模型计算效率高,便于工程应用。     

冻融循环作用下活性粉末混凝土中的氯离子分布及扩散系数

通过室内NaCl溶液自然浸泡及快速冻融循环试验,研究了活性粉末混凝土在自然浸泡、冻融循环作用下的氯离子渗透情况,提出了冻融影响因子kd的计算方法.结果表明:自然浸泡条件下活性粉末混凝土中的氯离子扩散满足Fick第二定律,氯离子扩散系数随着时间的增长按指数形式衰减;冻融循环作用下活性粉末混凝土中的氯离子扩散系数随着冻融循环次数的增加先减后增.另外,分别建立了以冻融破坏为主要原因、以氯离子侵蚀破坏为主要原因以及在冻融循环与氯离子侵蚀耦合作用下的混凝土寿命预测模型,寿命预测结果表明活性粉末混凝土在冻融循环与氯离子侵蚀耦合作用下具有良好的耐久性.     

混凝土中氯离子时变扩散的边界元分析

氯离子在混凝土中的扩散是一个时变过程.考虑氯离子扩散系数的时间依赖性,将时变扩散系数引入混凝土的氯离子扩散模型中,通过变量代换,给出了时变扩散条件下氯离子扩散方程的基本解,并基于误差函数建立了氯离子扩散场补偿长度理论,分析了散场补偿长度系数的取值,在此基础上建立了时变扩散系数下混凝土中氯离子扩散分析的边界元法.通过算例...     

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.