高强高性能混凝土在沈阳除冰盐环境下的氯离子扩散行为

采用化学分析，测定了高强混凝土（HSC）和高性能混凝土（HPC）在3种氯盐暴露环境中的自由氧离子分布规律。结果表明：HSC-HPC的抗氨离子扩散行为并不取决干其抗压强度的大小．而与活性掺合料的种类和掺量密切相关，掺加粉煤灰（FA）能够降低其氯离子扩散速度，掺加硅灰（SF）将使其氟离子扩散速度提高。分析指出，HSC尤其是掺加FA的HPC，非常适合干东北地区恶劣的露天除冰盐环境。     

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.     

掺硅灰和粉煤灰混凝土抗氯离子渗透性

本文结合粉煤灰和硅灰单掺时的优点,试验研究了将两种掺合料复掺后对混凝土抗氯离子渗透性能的影响。试验结果表明:掺5%硅灰(SF)和30%粉煤灰(FA)时,对混凝土的抗氯离子渗透性改善最大,28d、90d和180d三个龄期的改善幅度分别为49%、45%和38%,明显优于单掺FA与SF的混凝土。     

改善混凝土抗渗及抗冻性能的研究

研究了空白混凝土、单掺FA、单掺SF及FA与SF复合的混凝土在水胶比为0．35,龄期为28d时抗冻和冻融前后抗氯离子渗透的性能。试验结果表明：矿物掺合料对混凝土抗冻及抗氯离子渗透的性能均有较大影响;混凝土抗冻性与抗氯离子渗透性有一定相关性;适量的SF与FA复合是获得抗氯离子渗透及抗冻性能较好的混凝土的有效途径之一。     

混凝土在NaCl溶液中抗冻及抗渗性能的研究

研究了空白混凝土、单掺FA及FA与SF复合的混凝土在水胶比为0.35,龄期为28d时在NaCl溶液中抗冻的性能和抗冻试验前后抗氯离子渗透的性能.试验结果表明：在NaCl溶液中混凝土表面剥蚀均较为严重,掺入矿物掺合料的混凝土动弹模在冻融试验过程中下降较少,抗氯离子渗透能力有较大提高;适量的SF与FA复合能够得到抗氯离子渗透及抗冻性能较好的混凝土.     

再生混凝土中氯离子渗透性能试验研究

通过氯离子自然扩散试验,测定再生混凝土试件中的氯离子浓度,分析了再生骨料、粉煤灰掺量、全浸泡与干湿循环方式对再生混凝土中氯离子渗透性能的影响.结果表明:再生混凝土抗氯离子渗透能力比普通混凝土差;掺入粉煤灰能提高再生混凝土抗氯离子渗透能力,粉煤灰最佳掺量为20%(质量分数);干湿循环方式可加快再生混凝土中氯离子的渗透速度.     

矿物掺合料对高性能混凝土耐久性的影响

研究了粉煤灰、矿渣粉的不同掺入方式对高性能混凝土(HPC)抗氯离子渗透性能及抗冻性能的影响。结果表明:在相同水胶比条件下,随着矿物掺合料掺量的增加,HPC的抗压强度逐渐降低;掺入适量的矿物掺合料可有效降低HPC的电通量,改善抗氯离子渗透性能;当矿物掺合料掺量为40%,且粉煤灰和矿渣粉质量复掺比例为3∶1时,HPC在28 d与84 d的电通量分别为641.6 C和380.5 C;在水胶比及含气量不变的情况下,随着矿物掺合料掺量的增加,HPC的抗冻性能逐渐变差,而未掺矿物掺合料的HPC抗冻性能最好,抗冻等级为F200。     

高性能混凝土的抗氯离子渗透性与耐久性评估

分析了钢筋混凝土中氯离子侵蚀引发钢筋锈蚀的机理,采用电量法和氯离子扩散系数法来评价高性能混凝土的渗透性,并进行氯离子侵蚀环境下的混凝土耐久性评估和寿命预测研究。结果表明:普通混凝土(简称OC)、高性能混凝土(简称HPC)和低渗透混凝土(简称LPC)的6h导电量和氯离子扩散系数的排列顺序均为:OCHPCLPC,其抗氯离子渗透性能排列顺序为:LPCHPCOC。HPC和LPC在氯离子侵蚀环境下的使用寿命能够满足设计基准期100年的设计要求,而OC不能达到设计基准期100年的设计要求。     

粉煤灰对混凝土表面氯离子浓度的影响

用自然扩散法测定了混凝土中的自由氯离子浓度,计算了普通混凝土(Ordinary Portland concrete,OPC)和粉煤灰混凝土(Fly ash concrete,FAC)表面氯离子的浓度值,研究了暴露于海水前的养护龄期、暴露时间、粉煤灰(Fly ash,FA)掺量对混凝土表面氯离子浓度的影响。结果表明:在海水环境中,混凝土的表面氯离子浓度均随着暴露于海水前的养护龄期的延长而减小,随着暴露时间的延长而增加。FAC的表面氯离子浓度基本上随着FA掺量的增加不断减小。因此,对于实际海洋环境下的混凝土结构,在保证结构强度的前提下应尽量增加FA的掺量,同时延长潮湿养护的时间,有利于提高结构的服役寿命。     

高性能混凝土的回顾与展望

高性能混凝土(HPC)不是一种特定的混凝土，它的性能是因工程条件、环境条件、施工工艺等要求而异的。品质稳定的原材料是生产HPC至关重要的前提条件；HPC要具备所要求的性能，必须根据条件的变化，及时变化生产中的参数。应用大掺量粉煤灰混凝土和大掺量矿渣混凝土是发展HPC最可行的途径，不仅能提高混凝土的品质，还能有效地降低生产成本。     

高性能混凝土约束收缩对氯离子扩散的影响

对粉煤灰和矿渣粉双掺总量占胶凝材料总质量的百分比分别为30%,40%和50%及掺合比例分别为1∶2,2∶3和1∶1的高性能混凝土进行了平板收缩试验和快速氯离子扩散系数测定（RCM法）试验,分析了高性能混凝土有约束和无约束收缩开裂性能及对氯离子扩散系数的影响规律。研究结果表明:无约束的混凝土平板均未发生开裂,有约束的混凝土平板基本开裂,双掺矿物掺合料显著改善了混凝土的抗裂性能,当粉煤灰和矿渣粉的掺合比例为1∶1时,其抗裂性能最好,且随着掺量的增加,混凝土的抗裂性越好;矿物掺合料双掺总量和掺合比例一定时,各配比约束收缩混凝土的等效氯离子扩散系数均高于无约束收缩混凝土的氯离子扩散系数,即约束收缩增大了混凝土的氯离子扩散系数,收缩应变越大,混凝土的抗氯离子性能越差;当粉煤灰和矿渣粉掺合比例为1∶1时,约束收缩对混凝土内氯离子扩散的影响最小。     

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。     

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。     

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。     

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...     

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...     

混凝土裂缝表征方法研究进展及裂缝对氯离子传输影响

氯离子侵蚀导致混凝土中钢筋锈蚀,是钢筋混凝土耐久性劣化的主要表现形式,然而混凝土裂缝的存在将加快氯离子在混凝土中的传输并缩短钢筋混凝土的服役寿命。首先对已有的裂缝表征方法进行了介绍,包括线性位移传感器、图像分析法、CT扫描等。然后综述了带有裂缝的混凝土基体中氯离子扩散的影响因素,重点介绍了裂缝的宽度、水灰比、矿物掺合料、龄期、荷载等因素对氯离子扩散行为的影响。结果表明当裂缝宽度在50~200μm之间时,对氯离子扩散系数的影响最大,在此区间内,氯离子扩散系数随着裂缝宽度的增加而增大;其余因素也对氯离子扩散系数有不同程度的影响。     

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。     

氯离子在带接缝混凝土内的传输规律研究

为得出不同类型接缝及石灰石粉含量对混凝土构件在氯盐环境中的耐久性影响,设计了一侧为普通混凝土、另一侧为石灰石粉混凝土、中间为不同类型接缝的组合试件。将养护后的试件在10%浓度的氯盐溶液中浸泡270 d后取样,检测接缝处及其两侧混凝土内的自由氯离子浓度。结果表明:在同一试件内,接缝处的氯离子浓度最大,距接缝0～20 mm处混凝土内的氯离子浓度向远离接缝方向逐渐减小,距接缝20 mm之外混凝土内的氯离子浓度基本相等; 相同侵蚀时间下,同一深度处直接湿接缝内的氯离子浓度最大,凿毛接缝处次之,界面剂接缝处最小,拟合得出的3种接缝处的表观氯离子扩散系数分别为基体混凝土的1.95倍、1.87倍、1.83倍; 接缝两侧相同距离处,掺石灰石粉混凝土内的氯离子浓度均大于普通混凝土,石灰石粉掺量(质量分数)为10%、20%、30%时混凝土表观氯离子扩散系数分别增大9.8%、11.8%、65.8%; 数值模拟得到的氯离子在带接缝混凝土内的分布规律与试验结果吻合较好。