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。     

海洋环境下混凝土自由氯离子扩散系数试验

采用自然扩散法研究了普通混凝土、粉煤灰混凝土和矿渣混凝土在模拟海水环境中的氯离子扩散特性,探讨了养护龄期、暴露时间及矿物掺合料掺量对混凝土自由氯离子扩散系数的影响.结果表明:混凝土的自由氯离子扩散系数随着暴露时间的延长呈幂指数降低,而且其时间依赖性与养护时间及矿物掺合料掺量有关;当养护龄期达到730 d、粉煤灰和矿渣掺量(质量分数)分别达到30％和45％时,混凝土的自由氯离子扩散系数随暴露时间的降低速度最快;延长养护龄期及掺加粉煤灰和矿渣,对于降低混凝土的长期自由氯离子扩散系数具有重要的作用.     

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。     

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.     

混凝土中氯离子扩散系数原位测量研究

根据Fick第二定律,推导了混凝土中氯离子扩散表观动力学,其形式上遵循抛物线规律,并由此确定了原位测量混凝土中氯离子扩散系数的方法。实验表明,原位测量结果与由自然浸泡法所得自由氯离子扩散系数以及NEL法所测结果接近。     

人工气候环境下混凝土氯离子扩散试验

通过设计的人工气候环境下的混凝土侵蚀试验,分析了24、40、80、120、160 d腐蚀后混凝土的氯离子侵蚀特性,并基于Fick第二定律进行了混凝土扩散参数的拟合。结论表明:人工气候环境下氯离子对混凝土的侵蚀有自然环境下侵蚀的特点,并可得到的扩散系数随时间的关系。     

混凝土氯离子扩散系数预测的格构模型

提出了混凝土氯离子扩散系数预测的格构模型;应用能量等效原理,导出了格构梁和连续体氯离子扩散系数之间的解析关系式.基于模拟所得的骨料分布和格构梁与骨料之间的相对位置,确定了每一个格构梁单元的刚度矩阵.通过有限单元分析,获得了混凝土氯离子扩散系数;定量评价了最大骨料直径、界面氯离子扩散系数和骨料级配对混凝土氯离子扩散系数的影响.基于数值结果,发现混凝土氯离子扩散系数随着最大骨料直径的增大而减小;随着界面氯离子扩散系数的增大而增大;骨料级配对混凝土氯离子扩散系数有较大影响.     

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。     

粉煤灰对混凝土抗压强度及氯离子扩散系数的影响

研究了粉煤灰混凝土抗压强度和氯离子扩散系数及其发展规律。结果表明,粉煤灰混凝土的后期强度增长率大,同时粉煤灰的掺入能大幅度降低混凝土后期的氯离子扩散系数。认为在实际工程中,以56天或90天的抗压强度及氯离子扩散系数为控制指标更为合理。     

长龄期粉煤灰混凝土氯离子扩散系数的试验研究

通过电导率法研究了水胶比、骨料含量、粉煤灰掺量和龄期对混凝土氯离子扩散系数的影响。测试结果表明,混凝土氯离子扩散系数随着水胶比的减小或骨料含量的增大而减小。粉煤灰的掺入显著增大了混凝土的抗氯离子渗透能力,最佳掺量为30%。从龄期的影响看,540 d内的混凝土氯离子扩散系数表现出显著减小的趋势,当龄期从540 d增加到1800 d时,混凝土氯离子扩散系数几乎维持不变。     

RCM法测试混凝土氯离子渗透扩散性

本文主要介绍一种新型的混凝土氯离子扩散系数快速测定方法——RCM法。对其工作原理及测试方法进行了评述。并测定了氰离子在一系列不同水灰比的混凝土中的扩散系数，结果表明，混凝土的抗氯离子渗透扩散能力随水灰比的减小而提高。     

自然养护对混凝土抗压强度及氯离子扩散系数的影响

通过自然养护和标准养护混凝土的抗压强度及氯离子扩散系数对比试验,并采用压汞法对混凝土进行孔结构分析.研究表明:相比于标准养护混凝土,自然养护混凝土的有害孔增多,这对混凝土抗压强度的发展虽无明显的不利影响,但却明显增大了混凝土氯离子扩散系数.     

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。     

确定混凝土中氯离子扩散系数的方法及适用性评价

对当前常用的确定混凝土中氯离子扩散系数的方法进行了简要介绍,指出了各种方法的优缺点,并对获得结果的使用范围进行了评述。     

荷载作用下混凝土中氯离子扩散系数计算模型

荷载作用对混凝土结构中氯离子扩散具有重要影响。首先,通过厚壁圆筒理论对混凝土中微观孔结构进行弹性计算得到荷载作用下最几可孔径的计算模型,利用文献中大量试验数据反演压应力和拉应力荷载作用下最几可孔径变化等效系数;其次,Nernst-Einstein方程建立应力状态下氯离子扩散系数计算模型;最后,利用建立的荷载作用下扩散系数模型计算研究不同荷载作用下扩散系数和氯离子浓度时空分布。     

孔隙分形修正的混凝土中氯离子扩散系数

在已有的氯离子扩散理论和孔隙分形理论的基础上,提出小孔的孔轴线分形维数表征氯离子扩散的曲折度、大孔的孔表面分形维数修正孔隙率,并推导得到基于孔隙分形修正的氯离子扩散系数模型。通过分析龄期为14 d 和28 d 不同配比混凝土的基于孔隙分形的氯离子扩散系数模型的计算结果和快速氯离子扩散试验（ASTM C1202）电通量,发现两者之间有良好的线性关系。采用基于孔隙分形修正的氯离子扩散系数代入 Fick 第二定律的解析解,对试验后各组混凝土中不同扩散深度的氯离子浓度进行拟合,计算结果与实测值吻合情况较好。     

混凝土氯离子扩散数据库(CDBASE)建立

简要分析了混凝土中氯离子扩散对钢筋锈蚀的影响,详细叙述了混凝土氯离子扩散数据库（CDBase)的数据结构及其功能设计,提出了利用模式识别技术来预测氯离子扩散情况的方法,为分析, 研究氯离子环境下钢筋锈蚀情况提供了一个有力的工具。CDBase采用Visual FoxPro6.0编程,在Windows98及其以上的版本下运行。     

涂层混凝土氯离子扩散的修正模型与数值模拟

氯离子侵蚀是影响混凝土耐久性能的主要原因之一,通过在混凝土表面刷涂层的方式可以有效阻止氯离子在混凝土中的扩散。通过MATLAB与COMSOL Multiphysics软件联合仿真,建立三维随机骨料混凝土模型,并在COMSOL Multiphysics中建立涂层模型模拟氯离子扩散的影响。而涂层与混凝土材料完全不同,其扩散系数的推导也不相同。通过建立改进的涂层模型,模拟涂层对氯离子侵蚀混凝土的影响。对比无涂层混凝土,试验周期90～150 d的聚氨酯涂层、聚脲涂层混凝土在0～15 mm厚度范围氯离子浓度下降分别可达97%、96%;而水泥基涂层混凝土氯离子浓度下降75%,证明涂层对阻止氯离子侵蚀混凝土效果显著。对比无涂层及不同涂层模型结果,其模拟值与试验值误差在10%左右,相关系数在0.98以上,扩散模型准确性较高,对后续研究具有一定指导意义。     

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.     

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。