再生混凝土氯离子渗透性能及龄期衰减系数分析

氯离子的侵蚀会引起混凝土结构内部钢筋的锈蚀。通过分析混凝土中两种不同氯离子时变扩散模型以及两者之间的转换关系,利用不同暴露龄期的再生混凝土自然扩散试验数据研究水灰比、暴露龄期等因素对再生混凝土中氯离子时变扩散性能的影响。分析结果表明:由表观扩散系数与表观龄期衰减系数建立的表观时变扩散模型和由瞬时扩散系数与瞬时龄期衰减系数建立的瞬时时变扩散模型均能较好地表征再生混凝土结构中氯离子侵蚀规律,且两者之间存在一定的转换关系;当水灰比从0.45增大至0.6时,再生混凝土的表观龄期衰减系数m和瞬时龄期衰减系数n分别减少和;再生混凝土的m值比普通混凝土高10%～166%、n值比普通混凝土高8%～190%;不同混凝土的瞬时龄期衰减系数n均大于表观龄期衰减系数m。     

锂渣粉和磷渣粉对再生混凝土力学及耐久性能的影响

研究了不同掺量的锂渣粉和磷渣粉分别单掺和复掺对再生混凝土抗压强度和抗氯离子渗透性能的影响。结果表明：与空白组试件相比,单掺锂渣粉或磷渣粉试件的7 d、14 d和28 d抗压强度变化幅度最高不超过7.7%;与锂渣粉和磷渣粉分别单掺相比,二者复掺对再生混凝土的7 d抗压强度影响不大,但明显提高了14 d、28 d抗压强度;单掺和复掺锂渣粉和磷渣粉试件的抗氯离子渗透性能均较空白组试件好,其中,复掺锂渣粉和磷渣粉试件的抗氯离子渗透性能介于单掺锂渣粉试件和单掺磷渣粉试件之间,单掺锂渣粉试件的抗氯离子渗透性能最好;再生混凝土中的氯离子在环境氯离子浓度较低时以物理吸附和化学结合为主,而在环境氯离子浓度较高时以化学结合为主;氯离子总结合能力随着环境氯离子浓度的增加而下降;复掺20%锂渣粉与10%磷渣粉试件的氯离子总结合能力相对最好。     

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.     

人工气候环境模拟自然潮差环境混凝土氯离子侵蚀的相似性

在自然气候环境中混凝土氯盐侵蚀是一个比较缓慢的过程,室内常用人工气候环境模拟的方法来研究混凝土氯离子的扩散性能。以舟山现场海洋环境下和人工气候环境下的侵蚀试验为背景,分析两种环境下氯离子的侵蚀浓度和扩散系数。结果表明:室内人工气候环境下的混凝土氯离子侵蚀过程类似于现场自然环境,混凝土氯离子扩散系数的相似倍数与混凝土水灰比有关。     

SOAKING EXPERIMENTAL STUDY ON CONCRETE STRUCTURE OF RESISTING CHLORIDE ION ERODING UNDER DIFFERENT STRESS STATES

通过在实验室浸泡的方法,对不同应力状态下、不同水灰比的普通硅酸盐混凝土试件进行抗氯离子侵蚀试验,研究不同强度等级混凝土在应力和氯离子侵蚀的共同作用下氯离子的扩散规律和分布规律。研究发现：在压应力状态下,氯离子含量会随压应力增大而减小,相反,在拉应力状态下,氯离子含量会随拉应力的增大而增大,但随着切片深度的增加,这种影响会逐渐减弱。在抗氯离子侵蚀性能方面,高强度混凝土对应力的影响更敏感。所得到的不同应力状态下、不同切片深度的混凝土结构中氯离子浓度分布,可为推导扩散系数和评估钢筋锈蚀程度提供分析依据。     

不同应力状态下混凝土抗氯离子侵蚀浸泡试验研究

通过在实验室浸泡的方法,对不同应力状态下、不同水灰比的普通硅酸盐混凝土试件进行抗氯离子侵蚀试验,研究不同强度等级混凝土在应力和氯离子侵蚀的共同作用下氯离子的扩散规律和分布规律。研究发现:在压应力状态下,氯离子含量会随压应力增大而减小,相反,在拉应力状态下,氯离子含量会随拉应力的增大而增大,但随着切片深度的增加,这种影响会逐渐减弱。在抗氯离子侵蚀性能方面,高强度混凝土对应力的影响更敏感。所得到的不同应力状态下、不同切片深度的混凝土结构中氯离子浓度分布,可为推导扩散系数和评估钢筋锈蚀程度提供分析依据。     

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。     

锂渣混凝土气体扩散系数测试分析研究

利用压汞法(MIP)测定混凝土的孔隙率,并结合气体在多孔介质中的扩散机制得出混凝土的复合扩散系数,再根据相关理论推导适用于Autoclam渗透测试仪的气体有效扩散系数计算公式,通过有效扩散系数与复合扩散系数的等式关系得到混凝土的孔曲折度。研究表明,龄期的延长和强度等级的增加能有效降低总孔隙率并降低锂渣混凝土的孔隙连通性,随着锂渣的掺入,C30、C60混凝土的孔隙率都有所增加且孔曲折度分别在锂渣掺量20%、30%时高于其空白组,从而降低了混凝土的孔连通性。     

改性聚丙烯纤维混凝土氯离子扩散试验研究

聚丙烯纤维通过提高混凝土的早期抗裂能力增强了混凝土的抗渗性能。将掺入改性聚丙烯纤维的混凝土试件浸泡于3.5%NaCl溶液和青岛海域海水溶液中,测试混凝土不同深度的氯离子浓度,并计算不同腐蚀龄期混凝土的氯离子扩散系数,通过对比分析,研究掺入改性聚丙烯粗纤维或粗细混杂纤维后的混凝土的抗氯离子腐蚀性能。研究结果表明,掺加改性聚丙烯纤维能提高混凝土抗氯离子腐蚀性能,降低氯离子在混凝土中的扩散速率,且掺粗、细混杂纤维的效果要好于单掺纤维。     

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。     

锂渣混凝土中氯离子吸附的影响因素研究

对不同强度的锂渣混凝土试件在不同条件下的氯离子含量进行了分析,探讨锂渣掺量、水灰比、氯盐浓度、扩散深度对其氯离子吸附能力的影响。得出:随着锂渣掺量的增加氯离子吸附能力先增加后降低;随着水灰比、氯盐浓度及扩散深度的增加混凝土氯离子吸附能力也不断增强。     

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。     

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。     

锂渣粉对混凝土气体渗透性能的影响

混凝土的耐久性能与孔结构特征有着密切的联系,锂渣粉作为矿物掺合料能有效的改善混凝土的微观结构减轻有害介质的侵入。利用AUTOCLAM渗透性测试仪测试不同龄期的混凝土气体渗透系数的变化,研究水化进程和矿物掺合料对混凝土气体渗透系数的影响。试验研究了水灰比分别为0.62、0.45、0.38,纯水泥、锂渣粉取代水泥10%、20%、30%的3、7、14、28 d的各龄期混凝土的强度和气体渗透系数。结果表明锂渣混凝土的气体渗透系数受水灰比和锂渣掺量的影响,当水灰比为0.62时,气体渗透系数随着锂渣掺量的增加而明显增大,锂渣的掺入降低了混凝土的渗透性能,但在20%掺量时有最大的水化速率;水灰比为0.45时,20%掺量能改善混凝土的气体渗透性能,且胶凝材料水化速度更快;对于水灰比0.38的混凝土,锂渣掺量30%混凝土的气体渗透系数略高于空白组混凝土,但有更快的水化速度。     

基于混凝土表面氯离子浓度时变性的氯离子扩散模型研究

通过自然扩散法研究了钢筋混凝土在硫酸盐、氯盐作用下的耐久性,测定了混凝土表面氯离子浓度,建立水灰比及硫酸根对混凝土表面氯离子浓度影响的关系,并建立基于混凝土表面氯离子浓度时变性的氯离子扩散模型,结果表明:混凝土表面氯离子浓度随着侵蚀龄期的增长逐渐趋于稳定,并且稳定后的表面氯离子浓度随着水灰比的增加而逐渐增加;硫酸盐的存在不改变表面氯离子浓度的扩散规律,但是硫酸根的存在减小了稳定后的表面氯离子浓度。     

材料组成对海洋工程混凝土氯离子渗透性能的影响

以混凝土28d和90d龄期电通量为指标,研究了水灰比、矿物种类与掺量等材料组成对海洋工程混凝土结构抗氯离子腐蚀性能的影响。结果表明,90d龄期的混凝土电通量比28d龄期的小;水灰比越大,混凝土的电通量也越大,混凝土内部氯离子浓度也越高,应尽可能减少海洋工程混凝土的用水量;掺入粉煤灰可提高抗氯离子侵蚀性能,且适合的掺量在35%左右;硅灰的抗氯离子侵蚀性能较好,但成本较高,合适掺量在3%为宜;双掺粉煤灰硅灰能充分利用两者的优势,使混凝土的抗氯离子侵蚀性能得到较大提高。     

氯盐浓度与循环荷载对道路混凝土氯离子传输影响研究

氯盐及车辆动态荷载的存在使得水泥混凝土路面或桥梁等结构破坏严重。本文对道路混凝土采用氯盐溶液浸泡并同步施加动态荷载，并测试各侵蚀龄期混凝土不同深度自由氯离子含量。通过Fick第二定律解析解方程对氯离子浓度进行拟合，分析各因素对表观表面氯离子浓度C_s和表观扩散系数D_app时变规律的影响。引入效应系数K,分析不同氯盐浓度下动态荷载对混凝土抗氯离子渗透性能的影响。结果表明，动态循环荷载作用显著加速了氯离子的扩散，氯盐溶液浓度越大，同一深度自由氯离子含量越高。且随着侵蚀龄期的延长，K不断增大，混凝土抗侵蚀能力显著降低。     

持续压荷载作用对锂渣混凝土气体渗透性的影响

为了考察持续荷载作用对锂渣混凝土气体渗透能力的影响,设计了水灰比为0.4、0.45、0.62,锂渣掺量为0、10%、20%,30%的混凝土,研究对锂渣混凝土试件施加极限荷载的10%、30%、50%的持续压应力下试件的气体渗透性能情况。利用Autoclam渗透性测试仪研究发现:随着龄期的增长,混凝土的透气性指数降低,密实度增大;当水灰比范围在0.45～0.62时,存在一个临界值使混凝土的气体渗透性急剧增大;当应力比大于0.3时,试件的气体渗透系数的增长趋势加大;在压应力阀值出现之前,掺入10%锂渣能够有效改善混凝土的渗透性。     

杂散电流与硫酸盐耦合作用下混凝土氯离子扩散性能研究

配制了两种配合比的混凝土试件,开展了杂散电流单独作用以及杂散电流与硫酸盐耦合作用下的氯离子侵蚀试验。测试了混凝土中水溶性氯离子含量,计算了不同试验条件下的氯离子扩散系数及其时变规律,分析了杂散电流、硫酸盐以及矿物掺合料对混凝土氯离子扩散性能的影响,并通过微观分析进一步阐述了杂散电流与硫酸盐耦合作用对混凝土氯离子扩散性能的影响机理。试验结果表明:杂散电流会通过电场作用促进氯离子向混凝土内部扩散;复掺粉煤灰和矿粉可降低混凝土孔隙率,显著降低氯离子扩散性能;硫酸盐会与水泥水化产物生成钙矾石,短期内对氯离子扩散起抑制作用,长期将增大氯离子扩散性能;杂散电流与硫酸盐长期耦合作用将增大氯离子扩散性能。     

荷载作用下混凝土氯离子侵蚀试验研究

为研究弯曲应力对混凝土中氯离子扩散的影响,开展了室内加速氯离子侵蚀试验。采用质量浓度为5%的海盐溶液,对受弯曲应力的混凝土试件进行全浸泡试验,得到了氯离子浓度随时间和深度的变化规律。基于Fick第二定律,拟合得到氯离子扩散系数和表面氯离子浓度,得出弯曲应力对扩散系数影响的拟合公式。