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.     

硅烷憎水处理混凝土的氯离子电场迁移模型研究

电场下的氯离子迁移试验常被用来评价混凝土中的氯离子扩散系数及抵抗氯离子侵蚀的能力。研究了硅烷憎水处理混凝土的氯离子电场迁移模型。以往的试验发现忽略普通混凝土中孔隙结构分布对离子迁移过程的影响将导致预测值和试验值不吻合。Stanish等人因此提出了考虑氯离子扩散迁移速度离散性的氯离子电场迁移模型,并较好地预测了试验结果。在Stanish模型的基础上,假设氯离子扩散系数而不是氯离子迁移速度符合对数正态分布,从而简化了氯离子电场迁移模型的理论表达式,并更清晰地反映了混凝土微观结构的随机性,计算结果表明两种假设等价。基于上述理论模型,对于饱水的硅烷憎水处理混凝土试件的电通量试验结果进行分析,证明上述理论模型适用于硅烷憎水处理混凝土试件。分析结果亦表明:硅烷憎水处理过的混凝土的电通量试验结果,只反映硅烷憎水性涂层对混凝土表面氯离子浓度的影响,并不反映憎水处理对内部混凝土的扩散系数的影响,硝酸银显色法并不适用于硅烷憎水处理混凝土的电通量试验。     

多离子在混凝土中传输及其对SO42-迁移的影响研究

试验研究了混凝土试样在Na_2SO_4、MgSO_4、MgSO_4/NaCl 3种溶液体系中的腐蚀行为,测定了不同离子在混凝土内部的分布,并采用灰色关联法分析Mg~(2+)、Na~+、Cl~-与SO_4~(2-)扩散系数之间的关联度,揭示了混凝土内部多离子传输过程中Mg~(2+)、Na~+和Cl~-对SO_4~(2-)迁移的影响规律。研究表明:(1)Mg~(2+)能够降低SO_4~(2-)在混凝土中的表面离子浓度,但提高了SO_4~(2-)在混凝土中的扩散系数;(2)在Mg~(2+)存在的条件下,同时含有的Cl~-能够提高Mg~(2+)的表面离子浓度和在混凝土中的含量,间接地降低了SO_4~(2-)的表面离子浓度,提高了其在混凝土中的扩散系数。     

无机污染物离子在电动土工屏障中的一维对流–扩散模型及其解析解EI北大核心CSCD

电动修复是一项十分具有应用前景的土壤修复技术,利用该技术原理提出的电动土工屏障,可以有效阻止污染物往周围土体和地下水中的扩散。考虑无机污染物离子在浓度梯度、水力梯度以及电渗和电迁移共同作用下的迁移规律,建立电动土工屏障中无机离子的一维对流–扩散模型,并采用Laplace变换法推导其解析解,给出屏障中任一断面的离子流出质量通量计算公式,并通过与文献中的一维模型试验结果进行对比验证其正确合理性。在此基础上,利用提出的解析解,开展参数研究,分析无机污染物离子在电动土工屏障中的迁移规律。结果表明:阳极边界处的Pb2+稳定流出质量通量随着平均电势梯度、黏土层厚度、土体电渗透系数的增大而显著减小;对于扩散系数大的污染物离子,建议提高平均电势梯度以增强其电动迁移效果;吸附阻滞因子对最终稳定流出质量通量影响较小,但可以有效延长电动土工屏障被击穿的时间。所提出的解析模型为电动土工屏障的设计提供一种简便的计算方法,还可验证相关数值模型的正确性。     

冻融循环及龄期对混凝土氯离子渗透性的影响

采用电迁移试验(RCM法)测定了不同龄期和冻融循环后混凝土中的氯离子扩散系数.结果表明:因冻融循环导致的混凝土性能劣化及龄期对于混凝土损伤的修复对混凝土的氯离子渗透性能具有双重影响,从而使所测得的氯离子扩散系数与标养28 d的氯离子扩散系数产生较大差别.模拟渤海地区海洋环境,利用Fick定律计算了i00 a的混凝土保护层厚度,发现采用标养28 d的氯离子扩散系数所得的计算结果明显偏大.     

无机污染物离子在电动土工屏障中的一维对流–扩散模型及其解析解

电动修复是一项十分具有应用前景的土壤修复技术,利用该技术原理提出的电动土工屏障,可以有效阻止污染物往周围土体和地下水中的扩散。考虑无机污染物离子在浓度梯度、水力梯度以及电渗和电迁移共同作用下的迁移规律,建立电动土工屏障中无机离子的一维对流–扩散模型,并采用Laplace变换法推导其解析解,给出屏障中任一断面的离子流出质量通量计算公式,并通过与文献中的一维模型试验结果进行对比验证其正确合理性。在此基础上,利用提出的解析解,开展参数研究,分析无机污染物离子在电动土工屏障中的迁移规律。结果表明:阳极边界处的Pb2+稳定流出质量通量随着平均电势梯度、黏土层厚度、土体电渗透系数的增大而显著减小;对于扩散系数大的污染物离子,建议提高平均电势梯度以增强其电动迁移效果;吸附阻滞因子对最终稳定流出质量通量影响较小,但可以有效延长电动土工屏障被击穿的时间。所提出的解析模型为电动土工屏障的设计提供一种简便的计算方法,还可验证相关数值模型的正确性。     

新型电迁移型阻锈剂的应用研究

本文研究了咪唑啉季铵盐电迁移性阻锈剂对混凝土中钢筋的腐蚀防护效果。通过光电子能谱、电化学测试和表面分析分别研究了电迁移后阻锈剂和Cl-在混凝土中的分布、阻锈剂对钢筋的阻锈效果与机理。结果表明:电迁移处理不仅能使阻锈剂向钢筋表面富集,同时使钢筋附近Cl-得到有效排出,其排出效率可达90%以上;阻锈剂的电迁移能对混凝土中钢筋提供较好的腐蚀防护作用,其腐蚀电流密度降低幅度可达83.3%。     

混凝土保护层抗氯离子渗透性现场测试方法影响因素研究

PERMIT离子迁移方法是目前唯一可现场测定混凝土保护层抗氯离子渗透性的试验方法。研究了混凝土孔溶液中阴离子和饱水程度对于PERMIT测量结果的影响。与氯离子相比,硫酸根及氢氧根等其他阴离子对测试结果的影响可以忽略,PERMIT测定的氯离子渗透性基本不受混凝土孔溶液成分影响。混凝土饱水程度对测量终点时间有显著影响,对电导变化率和氯离子扩散系数测定也有影响,但不显著。     

Permit离子迁移仪法混凝土氯离子渗透性研究进展

混凝土抗氯离子渗透性是影响混凝土结构使用寿命的主要因素,外加电场非稳态评价方法无法直接检测、评估实际工程结构的耐久性。Permit离子迁移仪法是一种氯离子渗透性现场原位检测方法,可以快速检测混凝土氯离子扩散系数。文章综述了离子迁移仪试验方法、稳态阶段的判定、氯离子浓度梯度与电导率梯度的关系及测试结果应用,对存在的相关问题进行了讨论并对需进一步研究的问题提出了建议。     

高级脂肪酸对混凝土中钢筋锈蚀抑制作用机理研究

通过毛细吸水试验和氯离子电迁移试验,研究了高级脂肪酸对混凝土抗渗性及抗氯离子渗透性能的影响。通过电化学测试和X射线衍射测试,分析了高级脂肪酸对混凝土中钢筋锈蚀抑制作用机理。研究结果表明:高级脂肪酸可提高混凝土的孔隙电阻及钢筋电极反应的电荷转移电阻,降低腐蚀电流密度,从而抑制钢筋的锈蚀趋势。同时,高级脂肪酸可与水泥水化产物发生反应,生成表面张力较小的脂肪酸盐,降低水分及侵蚀性离子向混凝土中的迁移渗透速率。     

混凝土的微观孔结构及对渗透性能的影响

孔是混凝土微观结构中重要特性,试验采用不同水灰比的混凝土试样,测量了微观孔结构和氯离子快速渗透系数,采用氯离子快速渗透系数来表征混凝土的渗透性能.结果表明:氯离子快速扩散系数随水灰比的增大而增大,呈线性关系,采用低水灰比的混凝土,可以显著增强混凝土抗渗透的能力;平均孔径和氯离子快速渗透系数之间的相关性较强,氯离子快速渗透系数随着平均孔径的增加而增加,和混凝土的渗透性能密切相关.     

污染物离子在粘土介质中扩散系数和分配系数的测定(英文)

介绍了利用一种自制的特殊装置,测定污染物离子在粘土介质中迁移的扩散参数D和分配系数Kd的方法。通过一系列污染物在上海粘土中的纯扩散迁移试验,系统中污染物的质量不变,源浓度随试验的进行是下降的,运用一个简单的理论模型,通过拉普拉撕(Laplace)变换方法,对一个单独的试验,可同时推断出扩散系数和分配系数。通过拉普拉撕转换程序求出了阴离子(Cl-)和阳离子(K+,Ca2+,Zn2+,Cu2+)的扩散系数D和分配系数Kd。试验结果发现:阴离子在粘性土壤中的显扩散系数比阳离子的大;一价阳离子K+的显扩散系数比二价阳离子的大。     

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。     

混凝土真实细观模型的生成及氯离子传输的数值模拟

基于改进的遗传算法和8邻域边界跟踪法,对混凝土断面的数字图像进行处理,得到二值图像并提取粗骨料的边界坐标;根据提取的坐标编写程序,生成浆体集料界面过渡区（ITZ）,得到真实的混凝土细观模型;将得到的混凝土细观模型导入COMSOL软件,模拟海洋水下区氯离子侵入混凝土内部过程,得到不同时刻混凝土内部氯离子浓度云图。研究结果表明：使用的建模和模拟方法所得结果与长期实海暴露混凝土实验结果一致,可以用来研究和评价海洋环境下混凝土的耐久性能;ITZ的存在会加速氯离子向混凝土内部扩散,其厚度越大,扩散过程越快,界面区厚度增大1倍,混凝土表观氯离子扩散系数增大12.3%;对比真实混凝土细观模型与参数化生成的圆形随机骨料模型中氯离子传输模拟结果发现,圆形随机骨料模型中氯离子的浓度总是小于真实细观模型中氯离子的浓度。     

The resistance of high alumina cement against corrosion of steel in concrete

The present study concerns the resistance of high alumina cement (HAC) concrete to chloride-induced corrosion, in terms of corrosion behaviour, binding of chloride ions and chloride transport. The corrosion resistance was evaluated using concrete specimens containing steel rebar exposed to a salt environment. The binding capacity of chloride ions was measured at 28, 58 and 91 days by the water extraction method. The rate of chloride transport was expressed into apparent diffusion coefficient and surface chloride content. The strength test was also performed at up to 365 days. As a result, it was found that the compressive strength for HAC concrete was always higher than for OPC, although a reduction of the strength for HAC concrete was observed at 28 days. The corrosion rate in HAC mortar and concrete indicated the lower values than OPC ones in spite of the lower chloride binding capacity of HAC paste. For chloride transport, there is only marginal difference in the diffusivity of chloride ions between in HAC and OPC concrete.     

荷载作用下混凝土中氯离子传输研究

依据Fick第二定律,对混凝土中氯离子含量分布情况进行曲线拟合,然后用误差函数进行计算,得出不同深度情况下,混凝土中氯离子含量变化情况,最终得到氯离子的扩散系数,进而得出氯离子在混凝土中的传输特点以及氯离子的扩散系数和混凝土原材料之间的关系。结果表明,在海洋环境中,荷载对混凝土的氯离子传输性的影响很大。     

Multi-scale prediction of the effective chloride diffusion coefficient of concrete

The N-layered spherical inclusion theory is applied to develop a multi-scale model to predict the effective diffusion coefficient of chloride ion in concrete. The model treats concrete as four-phase composite materials consisting of matrix phase, aggregate phase, ITZ (interfacial transition zone) and their homogenization phase. With hardened cement pastes characterized by three parameters such as the porosity, tortuosity and constrictivity, the effect of the cement paste microstructures and ITZ on the chloride diffusivity in concrete is taken into account and the porosity distribution function and effective chloride diffusion coefficients of the ITZ are given in the model based on the cement particle distribution characteristics of the ITZ in concrete. To validate the proposed model, the diffusion coefficient of chloride ion by the steady-state migration test is measured on a series of mortar and concrete specimens and good agreement between the model and experiment is obtained. In addition, the model predicts that the chloride diffusivity of concrete composite materials depends on the chloride diffusion coefficient of the matrix and ITZ, volume fraction of the aggregate and ITZ, with the volume fraction of the ITZ influenced by aggregate size distribution, the volume fraction of aggregate and thickness of the ITZ.     

确定混凝土温度特性多参数的试验与反演分析

确定砼绝热温升、表面散热系数试验需昂贵的专用设备 ,另外 ,因试验和工程现场环境差异大 ,试验结果存在较大误差。提出一种新思路 ,采用试验和反演分析相结合的方法 ,既能同时获得多个温度特性参数 ,又使试验设备相对简便 ,很易推广应用     

矿物掺合料与纤维双掺对混凝土抗渗性能的影响及工程应用

采用RCM氯离子扩散系数法和渗水高度法,研究了粉煤灰、矿粉、PVA纤维、纤维素纤维的掺入对混凝土抗渗性能的影响.试验结果表明,粉煤灰和矿粉的掺入能有效降低混凝土中氯离子扩散系数和渗水高度.在掺加矿物掺合料的基础上再掺入纤维混凝土的抗渗性能进一步提高,双掺对混凝土抗渗性能提高的复合效应明显.