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。     

35%荷载、干湿循环对混凝土氯离子扩散系数的影响

采用盐湖卤水分别进行长期浸泡、干湿循环、浸泡-35%荷载腐蚀试验,定期检测了混凝土不同深度的自由氯离子含量,应用二维氯离子扩散定律和Fick第二定律计算了混凝土氯离子扩散系数和混凝土的寿命,分析了水灰比和试验环境对表面氯离子扩散系数的影响。结果表明,氯离子扩散系数随着水灰比的增大而增大,与长期浸泡相比,干湿循环和施加35%荷载都加速了混凝土表面氯离子扩散系数,干湿循环的效果更明显,在盐湖环境下采用高强混凝土是提高混凝土耐久性的有效方法。     

干湿循环下混凝土氯离子传输模型研究

在混凝土结构耐久性设计中,水位变动区通常被认为是最为关键的区域。首先从干湿循环下氯离子传输机理出发,考虑环境温度影响以及干燥过程和湿润过程水分传输差异,推导出了干湿循环状态下氯离子传输模型。其次设计出模型的有限体积算法,编制Matlab程序进行求解,利用该程序分别对暴露在海洋环境潮汐区3年混凝土结构中氯离子浓度分布进行了模拟计算,并与文献中的试验数据进行了对比,结果表明:所提出的干湿循环状态下的氯离子传输模型可以较好地模拟出潮汐区混凝土中的氯离子传输,由于考虑了全年环境温度周期变化以及干燥过程和湿润过程水分传输的差异,研究模型得到的计算结果较忽略这两方面影响得到的结果与文献中的试验数据更加吻合。     

干湿循环条件下氯离子对钢筋混凝土材料的影响研究

采用室内人工气候环境箱模拟干湿循环作用,以研究氯离子侵蚀对钢筋混凝土材料性能变化的影响。沿氯离子侵蚀方向,在混凝土内部不同深度以及试件侧壁不同高度处,进行取样分析氯离子含量。结果表明:沿侵蚀方向,距表层一定深度处氯离子含量有一峰值。随着混凝土试件侧壁高度的下降,氯离子含量逐渐增大。在钢筋锈蚀率较低情况下,锈蚀率与钢筋-混凝土界面处的氯离子浓度成线性关系,可由此推算临界氯离子浓度。     

干湿循环作用下混凝土抗氯离子侵蚀研究

本文研究了混凝土在干湿循环-盐溶液耦合作用下,氯离子在混凝土不同深度处的浓度分布。结果表明,与自然浸泡盐溶液腐蚀方式相比,干湿循环作用加速了自由氯离子在混凝土内部的积累。干湿循环20次时,相对于长期浸泡方式,混凝土中不同深度氯离子质量分数增加96．8％～127．5％。同时试验表明,水灰比对于氯离子在混凝土中的传输有显著影响,低水灰比的混凝土其结构较为致密,从而提高了混凝土的抗氯离子性能。混凝土中矿粉的掺入能显著降低混凝土内部的自由氯离子浓度。混凝土中掺入粉煤灰,在早期粉煤灰的火山灰效应不显著,因而早期抗氯离子侵入性能不明显。     

混凝土中氯离子扩散系数的影响因素

分析了混凝土中氯离子扩散系数的影响因素,结合现场检测数据,探讨了材料组成成分、施工养护条件、环境条件对混凝土中氯离子扩散系数的影响,指出了目前氯离子作用下耐久性研究的不足以及以后研究的方向。     

干湿循环下氯离子在混凝土中的传输

结合水分在混凝土中的渗流模型,建立在浓度梯度和孔隙液饱和度梯度的耦合作用下的氯离子在混凝土中的传输模型,并采用真实海洋环境中干湿循环作用下的暴露试验数据验证了模型的准确性和适用性。     

干湿循环条件下混凝土氯离子侵蚀的模拟试验及相似性

以典型海洋环境干湿循环环境下氯盐侵蚀混凝土的现场试验为背景,分析沿海地区混凝土在干湿循环条件下氯离子侵蚀的参数;以潮差区环境区域为例,模拟现场环境参数,完成了室内加速模拟试验方案。对比研究了自然环境和室内试验数据结果,分析了主要侵蚀参数之间的相似性。     

干湿循环对混凝土氯离子渗透性试验研究

文中采用自然浸泡法和硝酸银滴定法研究了在干湿循环作用下,氯离子在C30和C50混凝土中的扩散规律,结果表明:干湿循环作用对混凝土中氯离子渗透深度的影响不明显,随干湿循环次数的增大,混凝土中氯离子浓度增大,且对表层10mm以内混凝土氯离子渗透性的影响高于内部混凝土,距裸露面超过15mm时,影响不明显;干湿循环作用对C30和C50混凝土内部氯离子渗透性的影响规律大致相同。     

养护条件对混凝土早期氯离子扩散系数的影响

采用NEL法测试了不同养护条件下、不同矿物掺合料及掺入硫酸钠(Na2SO)4的混凝土早期氯离子扩散系数,结果表明:掺Na2SO4后干空养护基准混凝土的Cl-扩散系数上升,容易发生干缩开裂;在养护过程中改变养护条件即在3、7、14d中止标准养护转入干空养护后,混凝土Cl-扩散系数都不同程度的增大;在干空养护条件下,粉煤灰的掺入影响了混凝土的水化过程,使混凝土内部结构发展不密实;Na2SO4的掺入可激发粉煤灰的二次水化反应,使其Cl-扩散系数较未掺的低;矿粉混凝土具有较好的水化活性,在干空养护条件下,其内部结构发展速度也较快;试验结果同时也表明矿粉的活性较粉煤灰高。     

冻融损伤对混凝土氯离子扩散性能的影响

通过自由氯离子滴定试验和氯离子扩散深度试验研究了冻融损伤对混凝土氯离子扩散性能的影响。结果表明，冻融损伤对混凝土氯离子扩散性能的影响是显著的。当混凝土的损伤为24％时，其氯离子扩散系数和扩散深度分别是未损伤混凝土的6．5倍和2倍，混凝土结构的使用寿命将会缩短75％～85％。回归分析结果表明。混凝土的损伤与氯离子扩散系数、扩散深度之间均可以建立良好的非线性关系。     

海工混凝土氯离子扩散系数的试验研究

针对采用VIVID-500聚羧酸超商船化剂配制的海1=混凝土抗氯离子渗透性能,使用RCM法对黄海大桥各部位混凝土进行试验研究,结果表明现场配制的混凝土氯离子扩散系数满足设计要求;同时研究了不同的水胶比、胶凝用量与氯离子扩散系数之间的变化规律,为今后配制海工混凝土提供参考.     

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.     

Influence of diffusion coefficient on chloride ion penetration of concrete structure

This paper proposes a modified diffusion coefficient that considers the effect of chloride binding and evaporable water on the diffusion coefficient. A finite element method (FEM) program based on the modified diffusion coefficient estimates chloride concentration according to concrete depth, and external and internal conditions. The predicted chloride concentrations were compared with experimental values.The modified diffusion coefficient, which is a function of chloride binding, evaporable water content and diffusion coefficient, varies greatly according to the water–cement ratio. Also, C₃A content, which has an influence on the chloride binding content, changes the modified diffusion coefficient. The FEM program using the modified diffusion coefficient estimates experimental chloride concentrations within a good accuracy. The numerical analysis of the internal and external conditions shows that the most effective way to reduce chloride ion penetration is to decrease water–cement ratio.     

粉煤灰和矿粉对C50自密实混凝土氯离子扩散系数的影响

采用自然浸泡法研究了矿物掺合料对C50自密实混凝土工作性能和抗氯离子渗透性能的影响,结果表明:对于单掺粉煤灰混凝土试件,氯离子扩散系数随粉煤灰含量的提高先减少后增加,28d龄期时粉煤灰含量为30％的试件氯离子扩散系数最低,而90d龄期时粉煤灰含量为40％的试件氯离子扩散系数最低;对于单掺矿粉混凝土试件,氯离子扩散系数随胶凝材料中矿粉含量的提高而降低,当矿粉含量由50％增加至60％时氯离子扩散系数降低的幅值并不明显;对于复掺混凝土试件,氯离子扩散系数随复合掺合料中粉煤灰含量的提高先减少后增大,28d龄期时粉煤灰含量为10％的混凝土氯离子扩散系数最低,而90d龄期时粉煤灰含量为20％的混凝土氯离子扩散系数最低.     

混凝土氯离子扩散系数的RBF神经网络预测模型

提出了一种基于RBF神经网络的氯离子扩散系数预测模型,将RBF网络模型预测的结果与另外三种不同输入的RBF模型、BP网络模型的预测结果以及实测结果进行了对比分析,结果表明,RBF神经网络模型相对其他输入指标体系模型的预测精度有所提高,且能满足工程的需要,可以作为氯离子扩散系数预测的一种新的有效的方法。     

干湿循环下混凝土中氯离子的一些扩散特性

研究了干湿循环下混凝土中氯离子的一些扩散特性.根据浙江沿海的气候特点,提出了干湿循环下混凝土氯离子扩散试验方案,并测定了自然循环和加速循环下混凝土中各点氯离子浓度随时间的变化.试验结果表明:对于给定的暴露时间,混凝土中的氯离子浓度随着离混凝土表面距离的增大而减小;对于混凝土内部任一给定点,氯离子浓度随着暴露时间的增长而增大;对于给定的暴露时间和混凝土中给定点,加速循环下的氯离子浓度高于自然循环下的氯离子浓度.利用Fiek方程解和最小二乘法,给出了混凝土氯离子扩散系数与暴露时间之间的关系.发现混凝土氯离子扩散系数随暴露时间的增长而减小,与干湿循环几乎无关.     

港珠澳大桥沉管混凝土成熟度与氯离子扩散系数相关性研究

采用化学结合水法、氯离子快速测定法(RCM法)和混凝土成熟度测定法研究了56 d龄期内混凝土氯离子扩散系数和混凝土成熟度的关系,结果表明:混凝土氯离子扩散系数不仅随养护龄期的延长而降低,还随养护温度的升高而降低,延长养护龄期或提高养护温度均可提高胶凝材料的水化程度;室内养护混凝土试件的氯离子扩散系数与混凝土成熟度值之间呈幂函数关系,二者具有很好的相关性(R2=0.976),利用室外养护混凝土试件的数据进行验证计算,其理论计算值与实测值具有较好的吻合性,可根据混凝土成熟度实测值预测出混凝土的氯离子扩散系数。