盐雾环境下氯离子在混凝土中的扩散

通过模拟滨海盐雾环境,采用不同配合比的混凝土试样,进行盐雾环境下的腐蚀试验,研究盐雾氯离子在混凝土中的扩散模型.研究发现,盐雾氯离子在混凝土中的扩散与Fick第二定律的解析解存在一定差距.实验引入环境系数概念,提出经修正的Fick第二定律,推导出修正后的解析解.实验结果显示,实测数据和修正的Fick第二定律符合很好.在实际滨海环境下,选取两处有代表性的钢筋混凝土结构,在典型部位抽取芯样,考察了实际盐雾氯离子对混凝土结构的作用,结合当地环境特征,通过拟合数据点,确定环境系数,验证了环境系数在实际混凝土结构中的应用及其评价意义.     

混凝土中氯离子扩散数值研究

针对混凝土氯离子扩散系数以及表面氯离子浓度受时间效应的影响,采用COMSLOL有限元软件对氯离子扩散过程进行数值模拟,将预测结果与实测试验结果相比较,验证该方法是一种有效的氯离子扩散分析方法.考虑实际环境中氯离子扩散受时间因素及不同氯侵蚀环境因素影响,分别对不同水灰比及不同龄期下的混凝土氯离子扩散进行模拟,为分析近海和除冰盐环境下结构混凝土中氯离子浓度分布提出了一种新的预测方法.     

粘贴加固混凝土氯离子扩散的理论模型和数值模拟

基于物质非稳态扩散理论,采用现有研究对Fick第二定律的修正方法,并将粘贴加固考虑为对氯离子扩散方程边界条件的调整,提出可用于粘贴加固混凝土的氯离子扩散理论模型。利用ABAQUS、MATLAB PDE tool、MATLAB自编程3种方法均可对粘贴加固混凝土梁的氯离子扩散过程进行数值模拟。对比未加固与加固构件的氯离子扩散规律,发现粘贴加固可降低钢筋表面的氯离子浓度值,延缓氯离子浓度到达临界锈蚀浓度的时间,增加材料使用寿命,并且加固时间越早,增加寿命越长。     

氯离子在混凝土中的沉积特性研究

基于典型服役环境条件,采用干湿循环和浸泡试验方法,通过测试不同条件下混凝土内部不同位置氯离子含量,研究外部氯离子在混凝土中的沉积特性.试验结果表明:混凝土内部不同位置处水溶性氯离子的沉积量与离表面的距离之间存在自然对数的衰减关系,且混凝土的水胶比和矿渣等因素对其衰减速率存在较大的影响.氯离子在混凝土中的沉积规律受外部环境条件的影响较为显著.喷淋干湿循环处理条件下,氯离子大量沉积于混凝土表层10 mm以内的区域,随距混凝土表面距离的增加,离子沉积量迅速下降.     

海洋大气区氯离子在混凝土中的沉积与传输行为研究综述

海洋大气区氯离子对钢筋混凝土的侵蚀行为可分为两个阶段,首先,氯离子在风力作用下附着在混凝土表面,其次,从混凝土表面向混凝土内部侵蚀。基于海洋大气区氯离子对混凝土侵蚀的全过程,对已有研究进行归纳总结,阐述了各影响因素对沉积过程的影响规律。其中,海水含盐量、风速、暴露时间与混凝土氯离子沉积量呈正相关关系,距海岸距离与混凝土氯离子沉积量呈负相关关系;论述了各影响因素对传输过程的影响规律,水灰比越大、暴露时间越长、温度越高、内外湿度梯度越大、碳化越严重越容易形成对流区。目前,针对海洋大气区氯离子在混凝土中沉积和传输行为开展研究多基于单因素,多因素耦合作用下的沉积和传输行为尚需进一步研究。     

混凝土在海洋环境和除冰盐条件下的氯离子扩散行为

采用化学分析方法测定了普通混凝土（OPC）和高性能混凝土（HPC）在3种除冰盐条件和3种海洋区域暴露100d后的自由氯离子浓度分布．结果表明：氯盐暴露环境对混凝土的氯离子扩散行为具有显著的影响．在相同扩散深度时，混凝土内部自由氯离子浓度的大小顺序是除冰盐环境〉海洋环境．OPC〉HPC．混凝土表观氯离子扩散系数的规律是OPC〉HPC．进一步的研究指出．除冰盐环境比海洋环境更恶劣．HPC比OPC更适应恶劣的氯盐环境。     

电化学除盐中混凝土内氯离子的迁移特征研究

对电化学除盐过程中混凝土内Cl-的迁移特征进行了研究,并根据单位通电量作用下氯离子的驱除效率提出了电化学除盐能效比的定义。结果表明,电化学除盐后混凝土内氯离子呈上凸曲线分布,即除盐后钢筋周围与辅助阳极附近的混凝土中Cl-浓度较低,而中部混凝土中Cl-浓度较高;电化学除盐能效比的分析发现,电化学除盐的前期,电流密度愈大,除盐能效比愈高;电化学除盐的后期,电流密度愈小,除盐能效比愈高。     

氯离子在混凝土管桩中的扩散规律

混凝土管桩在海工环境中广泛使用,管桩内表面为封闭面,外壁常常暴露于氯盐环境中。根据菲克第二定律和管桩的边界条件,采用分离变量法,得到氯离子扩散方程的解析解。该解析解包含稳态解和瞬态解2部分,而稳态解由贝塞尔函数构成,与基于半无限体边界条件的传统解不同。采用该解答计算PHC管桩氯离子扩散,探讨内外半径之比、扩散系数以及钢筋保护层厚度对氯离子扩散的影响。当内外半径之比a/b为1.5时,瞬态解的次要部分衰减速率比主要部分约大4倍。     

开裂混凝土氯离子扩散性能研究

为探索裂缝对开裂混凝土氯离子扩散性能的影响,采用无损裂缝制备方法预制相应裂缝宽度的混凝土试块,并进行70d自然浸泡试验后对混凝土内部氯离子浓度进行测定。试验结果表明:裂缝使氯离子在混凝土中加速扩散,且氯离子在裂缝周围区域影响范围约为30～80mm;氯离子浓度在20mm深度后增长显著并在35mm后趋于稳定;裂缝宽度对带裂缝混凝土氯离子扩散系数影响显著,可由裂缝宽度的三次函数描述带裂缝混凝土内氯离子传输规律。     

带裂缝混凝土氯离子扩散作用试验研究及数值模拟

为了准确评估带裂缝工作混凝土结构的耐久性能,针对氯离子在带裂缝混凝土中的扩散过程进行研究。提出了无损制备裂缝的方法,可高效易行地在混凝土侧面及内部产生裂缝。对带裂缝的水泥砂浆试件进行氯盐溶液浸泡试验,深入研究了单缝和双缝试件中氯离子的扩散作用,修正了氯离子的扩散系数,并对带裂缝混凝土的氯离子扩散过程进行了数值模拟。研究结果表明：氯离子会沿裂缝发展方向及垂直于裂缝发展方向扩散,随着水灰比的减小,砂浆试件的抗氯离子扩散性能明显提高,在一定范围内,当裂缝间距增大,双缝间的氯离子扩散交互影响作用明显减小,ANSYS软件的模拟结果与试验数据吻合良好。     

矿物功能材料对混凝土氯离子渗透性的影响

在单因素影响方案的基础上 ,研究了多种磨细工业废渣及天然矿物材料的不同组合与叠加对混凝土氯离子渗透性的影响。通过试验研究和理论分析证实了硅灰与偏高岭土、粉煤灰、矿渣之间存在着“超复合叠加效应”,为合理选择矿物功能材料的种类及掺配方式 ,特别是偏高岭土的合理应用提供了技术思路 ,实现了矿物功能材料在提高混凝土抗氯离子渗透性方面的性能优化与降低成本的双重效用     

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。     

CRC抗氯离子侵蚀研究及其使用寿命评估

将废旧汽车轮胎经过处理后得到的橡胶块和橡胶颗粒分别取代部分细集料配制成橡胶集料混凝土（简称CRC），考虑标准养护和自然养护2种条件，采用ASTMC1202法对不同橡胶掺量（最高掺量为细集料体积的55％）的CRC进行抗氯离子侵蚀试验研究。结果表明：与普通混凝土相比，CRC的抗氯离子侵蚀能力在许多情况下有不同程度的提高；标养条件下，B组（橡胶颗粒）CRC抵抗氯离子侵蚀的性能优于A组（橡胶块）CRC。此外，基于现有混凝土氯离子扩散模型对CRC结构在氯离子环境下的使用寿命进行了理论评估。     

凝石混凝土的抗氯离子渗透性能分析

目的研究水泥混凝土与凝石混凝土的抗氯离子渗透性能,为凝石混凝土的广泛应用提供实验依据．方法根据基于离子扩散和电迁移提出的NEL方法测试水泥混凝土与凝石混凝土试件的氯离子扩散系数,从孔结构、界面过渡区域以及氯离子的固化程度等几个方面分析水泥混凝土与凝石混凝土的渗透性能．结果凝石混凝土具有较小的过渡孔隙率、微观界面过渡区域具有较高的硬度,并且与氯离子的结合能力很强,使得凝石混凝土对氯离子具有很好的固化作用．结论凝石混凝土相比于水泥混凝土具有更好地抗氯离子渗透性,可以提高混凝土的耐久性．     

桥梁建设中氯离子对混凝土构件的侵蚀及防治

随着社会的发展,一座座跨海大桥的不断涌现,氯离子对桥梁混凝土构件的侵蚀应引起充分重视．笔者研究了氯离子侵入混凝土的途径,分析了氯离子侵入钢筋混凝土的机理和对钢筋锈蚀的机理,得出了氯离子腐蚀钢筋的防腐措施,探讨了未来提高混凝土构件耐久性的研究方向．     

混凝土防腐涂料抗氯离子侵蚀性能试验研究

采用电量法和盐溶液干湿循环法对混凝土防腐涂料的抗氯离子侵蚀性能进行了试验研究;并以电量法的通电量比和干湿循环法的18次循环时氯离子侵蚀深度为衡量指标,建议了具有一定工程适用性的混凝土防腐涂料抗氯离子保护性能的评定标准。结果表明：根据电量法的通电量比和盐溶液干湿循环法的氯离子侵蚀深度都能对混凝土防腐涂料的抗氯离子侵蚀性能做出有效评价;干湿循环法能反映防腐涂料在试验过程中的劣化趋势,而电量法无法实现这一点;复合型防腐涂料优于单一涂层涂料,成膜型涂料优于单一渗透型涂料。     

提高海工混凝土抗氯离子渗透性的关键技术

为了提高海工混凝土的抗氯离子渗透性,从原材料选择与配合比优化设计方面探讨了提高海工混凝土抗氯离子渗透性的关键技术．并对福建厦门杏林湾九天湖大桥工程案例进行了分析。结果表明,将Ⅱ级粉煤灰、矿粉和混凝土抗氯离子增强剂按一定比例复配,对混凝土配合比进行优化设计,能够有效提高海工混凝土的抗氯离子渗透性。     

矿物掺合料对自密实混凝土抗氯离子渗透性的影响

耐久性是自密实混凝土（SCC）的重要性质。本文应用电通量法研究了掺粉煤灰、矿渣的SCC抗氯离子渗透性能,通过对单掺和复掺时SCC电通大小的分析发现：粉煤灰和矿渣都能改善SCC的抗氯离子渗透性能,矿渣提高SCC的抗氯离子渗透性能要优于粉煤灰,二者复掺对SCC抗氯离子渗透的复合叠加效应并不明显。其机理是粉煤灰和矿渣提高水泥石密实性,强化混凝土界面过渡区,粉煤灰、矿渣物理化学吸附作用能固结Cl-,降低Cl-渗透性。SCC中掺入掺合料能减少离析、避免泌水,达到自密实效果,粉煤灰对混凝土流动增大的作用效果要优于磨细矿渣的效果。掺合料复掺对自密实混凝土强度具有复合叠加效应,混凝土28 d强度等级可提高1～2级。     

矿物掺合料对混凝土氯离子渗透扩散性研究

研究了不同种类、不同掺量的矿物掺合料对混凝土氯离子渗透性的影响,试验结果显示:单掺矿物掺合料(磨细粉煤灰、矿渣、硅灰)改善混凝土抗氯离子渗透能力,且改善效果硅灰最佳,磨细粉煤灰其次,矿渣最差.从机理上分析,矿物掺合料的火山灰效应改善了混凝土中水泥石与集料之间的薄弱界面,降低孔隙率,使孔细化,同时生成更多低碱度的C-S-H凝胶增加混凝土的Cl-固化能力,从而提高了混凝土抗氯离子渗透能力.