银/氯化银电极用于监测混凝土中氯离子含量的研究

采用干湿循环渗透法,通过实验室制备的银/氯化银电极来监测混凝土中的氯离子含量,测试了电极的响应性能和长期稳定性,研究了总氯离子含量与自由氯离子含量之间、总氯离子含量与电位之间的关系。结果表明:银/氯化银电极电位能比较好地监测到混凝土中氯离子含量变化的过程,具有良好的长期稳定性能。总氯离子含量随自由氯离子含量的增加而增加,两者之间呈现幂函数的规律。总氯离子含量随电位上升而下降,两者之间呈指数函数的规律。     

氯离子在混凝土中扩散传输的有限体积法模拟分析

基于氯离子在混凝土结构中的扩散传输理论,建立了氯离子扩散传输偏微分方程,讨论了边界与初始条件。根据因变量在有限大小的控制体积中满足守恒定理,建立了氯离子在混凝土中扩散传输的离散方程,编制了计算程序。算例分析表明,有限体积法可以很好地模拟氯离子在混凝土中的扩散传输,可以分析计算复杂边界条件下的混凝土内的氯离子分布,并对受氯离子侵蚀混凝土结构的使用寿命进行预测分析。     

水泥基材料中钢筋脱钝临界氯离子浓度的加速测试装置及方法

本工作结合氯离子电迁移系统和电化学测试系统，研发了一种新型的水泥基材料中钢筋脱钝临界氯离子浓度的加速测试装置，分别测试了混凝土和砂浆中钢筋脱钝过程的开路电位、极化电阻和腐蚀电流密度的变化规律，提出了水泥基材料中钢筋脱钝的量化判别方法，并测试了混凝土和砂浆中钢筋脱钝的临界氯离子浓度。分析结果表明，利用所研发的临界氯离子测试装置不仅可以通过电迁移方式加速氯离子在水泥基材料中的传输、缩短试验测试周期，而且能够通过量化判别准则判别试件中钢筋测试端面是否发生脱钝，避免传统测试方法采用钢筋环面作为测试工作面、根据腐蚀电化学参数的特定取值或变化规律定性判断钢筋是否脱钝造成的测试误差。     

氯盐-硫酸盐共存环境中杂散电流作用下提升砂浆中氯离子结合性能的研究

长期浸泡在地下水中的地铁混凝土结构,不仅遭受氯盐、硫酸盐的双重侵蚀,而且存在杂散电流腐蚀破坏.由于孔溶液中的自由氯离子是导致钢筋锈蚀的首要因素,通过提高混凝土中氯离子的结合能力可有效降低氯离子对钢筋混凝土的危害.本工作通过选择合理的外掺料种类及掺量,提出了提高地铁工程混凝土中氯离子结合性能的最优外掺料组合,并采用电位滴定法测定结合氯离子含量,以及结合XRD、SEM和DTG等微观测试方法对其机理进行分析.结果表明:杂散电流作用下偏高岭土对氯离子结合性能的提升效果优于硅灰,粉煤灰微珠优于沸石粉,复掺10％偏高岭土、20％微珠、1.5％PVA可再分散性乳胶粉的试件中氯离子的结合性能最优,砂浆内部氯离子的化学结合能力明显提高.     

多壁碳纳米管增强混凝土的抗氯离子渗透性能

采用快速氯离子迁移系数(RCM)法和自然浸泡法对多壁碳纳米管(MWCNTs)增强混凝土的抗氯离子渗透性能进行研究,测量混凝土试件纵向断面上的氯离子扩散深度,据此计算氯离子扩散系数。试验结果表明：当MWCNTs掺量为0.15wt%时,混凝土28天的氯离子扩散深度、氯离子扩散系数分别降低了25.7%、19.1%;在4种不同侵蚀龄期的自然浸泡下,掺入MWCNTs的混凝土,内部氯离子浓度始终低于对照组。结合两种方法分析得出：混凝土内部各深度的自由氯离子浓度随着MWCNTs掺量的增加而降低,致使氯离子扩散系数随着MWCNTs掺量的增加而变小,MWCNTs的掺入提高了混凝土的抗氯离子渗透性能。此外,通过SEM和压汞(MIP)测试进一步探究MWCNTs对混凝土抗氯离子渗透性能的微观增强机制,分析结果表明,MWCNTs具有一定的桥接和填充效应,这可能使混凝土裂缝扩展受到抑制、孔隙更加细化,从而改善混凝土的微观结构,提高混凝土的抗氯离子渗透性能。     

受荷混凝土中钢筋锈蚀速率计算方法

为研究荷载对钢筋锈蚀速率及结构耐久性的影响,在潮汐区与盐雾区开展不同荷载条件下氯离子扩散试验,荷载大小分别为无荷载、0.3倍和0.5倍混凝土抗折强度.在混凝土中掺入氯盐,开展不同浓度氯盐条件下的钢筋锈蚀试验.通过氯离子扩散试验得到荷载对氯离子扩散影响系数与荷载大小的关系,修正菲克第二定律中的氯离子扩散系数.钢筋锈蚀试验中测试不同时间下混凝土构件中钢筋的锈蚀电流密度,拟合出钢筋锈蚀电流密度与氯盐浓度和锈蚀时间之间的关系.结合混凝土中考虑荷载影响的氯离子扩散模型与钢筋锈蚀模型,给出荷载作用下混凝土中钢筋锈蚀速率的计算方法.该方法对于海洋环境中荷载作用下钢筋混凝土结构耐久性寿命计算具有重要意义.     

考虑材料非均质特性的混凝土中氯离子扩散系数预测模型

以粗集料含量作为混凝土材料非均质特性的量化指标,通过室内物理实验,实测得到不同粗集料含量的混凝土试件在人工潮汐环境下的氯离子浓度沿扩散深度的分布,经拟合回归分析,分别得到了不同粗集料含量的混凝土试件中氯离子的扩散系数,定量研究了混凝土材料的非均质特性对氯离子扩散系数的影响。在此基础上,根据实验组混凝土试件的扩散系数,建立了同时考虑扩散时间、粗集料含量、温度和湿度共同影响的混凝土中氯离子扩散系数预测模型。基于相同暴露环境下验证组混凝土试件的实测数据,验证了本文所建立的氯离子扩散系数预测模型的准确性。     

混凝土表面硅烷处理对冻融、氯离子侵蚀后钢筋锈蚀的影响

为研究冻融损伤环境下硅烷表面防护处理对钢筋混凝土内部钢筋锈蚀的影响,并为硅烷防护技术在恶劣环境下的应用提供参考,对带钢筋普通混凝土试件进行硅烷表面防护处理,通过冻融循环试验、氯离子侵蚀试验,在不同氯离子腐蚀龄期,利用半电池电位法测定钢筋半电池电位、利用线性极化法测定腐蚀电流密度,定量分析了不同冻融损伤下,不同硅烷表面涂覆量对混凝土内部钢筋锈蚀的影响。结果表明:冻融损伤后对混凝土进行硅烷防护处理可有效降低钢筋的半电池电位值和腐蚀电流密度,减小钢筋锈蚀概率,对混凝土有较好的防护作用。     

双层钢筋混凝土的电化学脱盐研究

采用双层钢筋混凝土试件,研究水与水泥的质量比、氯离子含量和保护层厚度对硅酸盐水泥混凝土电化学脱盐的影响,通过测定混凝土不同深度处氯离子含量的变化,分析脱盐效率随时间的变化趋势;探讨电化学脱盐后混凝土力学性能和微观产物的变化。结果表明,混凝土各部位氯离子的脱除效率与混凝土的密实性、氯离子的浓度梯度和混凝土中的电场强度密切相关;混凝土的电化学脱盐效率随着水与水泥质量比的增加和保护层厚度的减小而提高;初始氯离子的含量对脱盐效率的影响应考虑氯离子的浓度梯度和通电量而定;电化学脱盐技术可降低混凝土中氯离子的含量,进而提高钢筋混凝土的耐久性。     

氯离子渗透对混凝土表层渗水系数及微观结构的影响

使用不同配合比的混凝土试件及颗粒标准养护28 d后,浸泡在超纯水和5%的NaCl溶液中,采用表面渗透性测试仪(Autoclam)和氮气吸附法定期检测混凝土的表层渗水系数及微观孔结构,研究氯离子对混凝土表层渗水性能及水泥水化浆体微观结构的影响。结果表明,NaCl溶液浸泡会显著提高混凝土表层的抗渗能力,对PC1混凝土,浸泡90 d后,表层渗水系数为超纯水浸泡试件的0.91,150 d后仅为超纯水试件的0.76;氯离子浸入混凝土后,会使混凝土的孔结构细化,显著降低100 nm以下的小孔,实验中,PC1混凝土在NaCl溶液浸泡后,小于100 nm的孔与超纯水浸泡相比减少了32.43%;PC2混凝土在NaCl溶液浸泡后,小于100 nm的孔相比减少了57.24%;NaCl溶液浸泡下,水泥水化良好,结构较致密,氯离子对水泥浆体的水化过程有一定的促进作用。