矿渣混凝土在海洋环境中的氯离子扩散系数演变规律

本文根据自然扩散法的原理,在模拟海水环境中研究了普通矿渣混凝土(SGC)的氯离子扩散特性.探讨了暴露时间,养护龄期,矿渣掺量与混凝土氯离子扩散系数的关系.实验表明了混凝土试件的氯离子扩散系数同暴露时间之间呈幂级数衰减规律,随养护龄期的延长而减小,且随着暴露时间的延长而增加,并逐渐趋于稳定,且扩散系数与养护时间及矿渣掺量有关;当养护龄期达到100～ 150 d,扩散系数趋于平稳;矿渣掺量达到30％时,混凝土的表观氯离子扩散系数随暴露时间的降低速度最快.因此,适当延长养护龄期及掺入矿渣,有助于延长混凝土结构在海洋环境的服役寿命.     

海洋环境下矿渣混凝土的表面氯离子浓度规律

依据自然扩散法的原理,采用人工模拟海水为浸泡介质,研究了矿渣混凝土(Slag concrete,SGC)在海水环境中的氯离子扩散行为,探讨了养护龄期、暴露时间、矿渣(Slag,SG)掺量对混凝土表面氯离子浓度(Cs)的影响规律.结果表明,在海洋环境中,不论是普通混凝土(Ordinary Portland cement concrete,OPC)还是SGC,其Cs均随着养护龄期的延长而呈对数函数的下降规律,且随着暴露时间的延长而呈幂函数的增长规律,并逐渐趋于稳定.对于暴露时间为180 d的SGC,其Cs随着SG掺量的增加呈现先减后增的趋势,Cs最小的SG掺量为30％.因此,对于实际海洋环境下的混凝土结构,为了保证结构强度并考虑氯离子扩散系数的影响,应尽量延长养护的时间至365 d,同时使SG的掺量不低于30％,这样,有利于提高混凝土结构的服役寿命.     

矿物掺合料对混凝土氯离子结合能力的影响(英文)

用自然扩散法测定了混凝土中的总氯离子和自由氯离子浓度,计算了普通混凝土、粉煤灰混凝土和矿渣混凝土的氯结合能力,研究了矿物掺合料的掺量、暴露时间、养护龄期对混凝土氯结合能力的影响.结果表明:随着矿物掺合料掺量的增大,粉煤灰混凝土氯离子结合能力的变化趋势是先上升后下降,矿渣混凝土的氯离子结合能力则急剧增强;混凝土的氯离子结合能力与暴露的氯盐溶液种类有关,而与暴露时间无关,并且随着混凝土的标准养护龄期的延长而不断增强.因此,对于实际氯盐环境中的混凝土结构,建议采用最佳掺量25%的粉煤灰混凝土或者高掺量矿渣混凝土,同时加强潮湿养护,有利于提高混凝土结构的服役寿命.     

矿渣掺量对混凝土氯离子结合能力的影响

用等温吸附法测定了混凝土在系列氯化钠(NaCl)溶液中的平衡氯离子(Cl-)浓度,计算了矿渣混凝土对Cl-的总结合能力、物理结合能力和化学结合能力,研究了矿渣掺量对混凝土Cl-结合能力影响的规律.结果表明:在固定水胶比和胶凝材料用量的情况下,随矿渣掺量的增加,混凝土对Cl-的总结合能力和化学结合能力的变化趋势是先升后降;混凝土对Cl-的物理结合能力的影响不大.混凝土具有最大Cl-结合能力时的矿渣掺量(质量分数)为40%.     

矿物掺合料对低水胶比混凝土抗氯离子渗透性能的影响

采用ASTM C1202-97方法测定混凝土氯离子电通量及渗透等级,主要研究了矿渣、粉煤灰、偏高岭土在单掺及不同比例复掺时对低水胶比混凝土抗氯离子渗透性能的影响.实验结果表明:矿物掺合料能有效改善低水胶比混凝土抗氯离子渗透性能.粉煤灰与矿渣复掺时,随着矿渣所占比例增加,混凝土氯离子渗透等级逐渐降低.水胶比为0.38,偏高岭土与矿渣复掺时随着偏高岭土所占比例增大,混凝土氯离子电通量先降低后增加,与基准组相比较,掺入比例为1∶1时其28 d氯离子电通量降低了93％.偏高岭土与矿渣复掺能有效改善混凝土的孔隙结构,孔径趋于细化,提高了混凝土抗氯离子渗透性能.     

粉煤灰混凝土在海洋环境中的氯离子扩散系数演变规律

在模拟海水环境中研究了普通混凝土和粉煤灰混凝土的氯离子扩散特性.探讨了养护龄期,暴露时间以及粉煤灰掺量对混凝土表观氯离子扩散系数的影响.结果表明:随着暴露时间的延长,混凝土的表观氯离子扩散系数呈幂指数衰减规律;且延长混凝土养护时间以及掺入粉煤灰可降低混凝土表观氯离子的扩散系数;当养护龄期达到180 d,表观氯离子扩散系数趋于平稳;当粉煤灰掺量达到30％,表观氯离子扩散系数随暴露时间的降低速度最快.因此,在海洋环境下,适当延长养护龄期及掺入粉煤灰对于延长混凝土结构的服役寿命有重要意义.     

静水压力下超高性能混凝土的抗氯离子渗透性能

本文通过氮气吸附和脱附试验对超高性能混凝土(UHPC)的孔结构进行分析,研究了钢纤维体积掺量和矿物掺合料体积掺量对UHPC在不同静水压力作用下氯离子传输行为的影响,并结合扫描电镜和能谱仪进行UHPC的微观形貌分析。结果表明:钢纤维的掺入增大了UHPC基体孔隙体积,矿渣的掺入能够降低基体孔隙率,早期蒸养后再标准养护至28 d时,大量掺入粉煤灰会使总孔隙率增大;随着静水压力的增大,同一深度下的氯离子浓度和表观氯离子扩散系数也增大,在2 MPa作用下更为显著;自由氯离子含量和总氯离子含量呈线性关系,钢纤维的掺入降低了氯离子结合能力,而矿渣和粉煤灰的掺入能有效提升氯离子结合率,氯离子结合率最高可达到46.29%;扫描电镜和能谱分析试验发现钢纤维锈蚀仅发生在UHPC表面。     

硅灰混凝土表观氯离子扩散系数影响因素的研究

通过自然扩散法测定了硅灰混凝土在高浓度氯盐介质中浸泡不同时间后自由氯离子的浓度分布,研究了硅灰混凝土表观氯离子扩散系数与硅灰掺量、养护时间、暴露时间以及溶液种类的关系.结果表明:掺加适量的硅灰可以有效减小混凝土表观氯离子扩散系数;增加养护时间将降低硅灰混凝土表观氯离子扩散系数;硅灰混凝土的表观氯离子扩散系数在3种溶液中的大小顺序为:3.5％ NaCl+ 5％ MgSO4溶液＞3.5％ NaCl溶液＞青海盐湖卤水.     

在不同溶液中混凝土对氯离子的固化程度

研究了不同粉煤灰、矿粉、硅灰掺量的混凝土在单一氯盐、复合溶液以及青海盐湖卤水溶液中的氯离子结合规律.结果表明:混凝土在氯盐溶液中结合氯离子的产物为Fricdel's盐,其在NaCl腐蚀溶液中的氯离子结合能力最大,复合溶液和青海盐湖卤水溶液中由于硫酸根离子的存在降低了混凝土的氧离子结合能力,且随腐蚀溶液中的硫酸盐浓度增加而降低.普通混凝土在青海盐湖溶液中腐蚀,其氯离子结合能力在0.15左右:粉煤灰、矿渣和硅灰混凝土的氯离子结合能力分别为0.13～0.24,0.25～0.40和0.20～0.34.混凝土中掺加20%粉煤灰,或35%矿渣以及8%硅灰对氯离子具有最大的结合效果.此外,还使用热分析和X射线衍射技术研究了上述规律产生的微观机理.     

暴露和浸泡混凝土氯离子结合能力相关性研究

在盐湖现场暴露和长期浸泡环境下进行了混凝土腐蚀试验,分别测定了不同试验环境下混凝土构件在不同深度的总氯离子含量(Ct)和自由氯离子含量(Cf),运用了回归法分析盐湖卤水浸泡和盐湖现场暴露环境下混凝土氯离子结合能力的相关性系数KR与其扩散深度、混凝土抗压强度的相关性.分析结果表明:氯离子结合能力相关性系数KR随着混凝土抗压强度的增加而降低;对于混凝土抗压强度小于58.6 MPa时,其KR值均大于1.2且随着氯离子扩散深度的增加而增大,当混凝土抗压强度为80.6 MPa时,其KR值仅为0.8且随着氯离子扩散深度的增加而降低.因此,为了更准确的预测盐湖现场环境下的实体结构的寿命,需要利用RE=2.687e-0.0142fc+(0.0111-0.0002fc)xRI将室内环境下的氯离子结合能力换算成现场环境下的氯离子结合能力.     

氯盐环境下粉煤灰及矿粉对砂浆性能的影响

主要研究了氯盐环境中掺粉煤灰和矿粉的砂浆性能.通过测试在氯化钠和氯化钙溶液浸泡之后的水泥砂浆的自由氯离子浓度和总氯离子浓度,研究了矿物掺合料对氯离子结合能力的影响,结论表明随着矿物掺合料掺量的增加,砂浆的氯离子结合能力也会提高.基于RCM法检测了砂浆的氯离子扩散系数,结果表明粉煤灰和矿粉均可以提高混凝土的抗氯离子渗透性,并且矿粉对抗氯离子渗透性的改善作用更显著.基于氯盐结晶、氢氧化钙溶出、Friedel's盐角度,分析砂浆孔隙率变化的原因,结论表明氯盐会导致砂浆孔隙率增加,而矿物掺合料则可以减小由氯盐引起的孔隙率增加的作用.     

Effective diffusion coefficient of chloride in porous concrete

A simplified diffusion model is given in the present paper to represent the chloride diffusion in porous concrete. The model with appropriate effective diffusion coefficient is shown to represent equally well as the more complex diffusion/reaction model proposed by Pereira and Hegedus.⁴ However the present model has the main advantages of being amenable to an analytic solution and ease of model parameter estimation.     

Study on the Diffusion Coefficient of Sodium Chloride at Infinite Dilution in Supercritical Water

The molecular dynamics (MD) was employed to simulate the diffusion coefficient of sodium chloride at infinite dilution in supercritical water from 703.2 K to 763.2 K and from 30 MPa to 45 MPa. Based on the simulated data and the Patel-Teja(PT) equation of state and the Liu-Ruckenstein equation, an equation for calculating the diffusion coefficient of NaCl at infinite dilution in supercritical water is proposed. Both the agreement between the simulated and correlated data, and that between the simulated and predicted data of diffusion coefficients for NaCl in supercritical water ranging from 703.2K to 803.2 K and from 25 MPa to 50 MPa show that this equation is applicable for the calculation of diffusion coefficients.     

粉煤灰在海工混凝土中的应用研究

本文采用不同等级的粉煤灰研究了粉煤灰品质与掺量对混凝土中Ｃｌ~－扩散速度的影响，旨在查明影响粉煤灰混凝土Ｃｌ~－扩散速度的主要因素，试验结果用快速钢锈试验作了验证。此外，还对粉煤灰与磨细矿渣的作用作了比较。     

超临界水中NaCl无限稀释扩散系数的研究

The molecular dynamics(MD) was employed to simulate the diffusion coefficient of sodium chloride at infinite dilution in supercritical water from 703.2K to 763.2K and from 30 MPa to 45 MPa ,Based on the simulated data and the Patel-Teja(PT) equation of state and the Liu-Ruckenstein equation,an equation for calculating the diffusion coefficient of NaCl at infinite dilution in supercritical water is proposed,Both the agreement between the simulated and correlated data,and that between the simulated and predicted data of diffusion coefficients for NaCl in supercritical water ranging from 703.2K to 803.2K and from 25 MPa to 50MPa show that this equation is applicable for calculation of diffusion coefficients.     

Effect of Cobalt and Chromium Ions on the Chlorhexidine Digluconate as Seen by Intermolecular Diffusion

Metal ions such as cobalt (II) and chromium (III) might be present in the oral cavity, as a consequence of the corrosion of Co-Cr dental alloys. The diffusion of such metal ions into the organism, carried by saliva, can cause health problems as a consequence of their toxicity, enhanced by a cumulative effect in the body. The effect of the chlorhexidine digluconate, which is commonly used in mouthwash formulations, on the transport of these salts is evaluated in this paper by using the Taylor dispersion technique, which will allow an assessment of how the presence of chlorhexidine digluconate (either in aqueous solution or in a commercial formulation) may affect the diffusion of metal ions. The ternary mutual diffusion coefficients of metal ions (Co and Cr) in the presence of chlorhexidine digluconate, in an artificial saliva media, were measured. Significant coupled diffusion of CoCl₂ (and CrCl₃) and chlorhexidine digluconate is observed by analysis of the non-zero values of the cross-diffusion coefficients, D₁₂ and D₂₁. The observed interactions between metal ions and chlorhexidine digluconate suggest that the latter might be considered as an advantageous therapeutic agent, once they contribute to the reduction of the concentration of those ions inside the mouth.     

掺合料对C60高性能混凝土氯离子扩散性能的影响

通过混凝土氯离子扩散系数试验,研究C60高性能混凝土的氯离子扩散性能.试验结果表明:掺合料(粉煤灰、矿粉)掺量在0～30%范围内降低了混凝土的氯离子扩散系数,粉煤灰较佳掺量为20%左右;掺合料复合使用效果更优,28 d时,粉煤灰取代水泥23%、矿粉取代水泥10%混凝土28 d氯离子扩散系数比纯水泥混凝土降低了35.2%...     

干湿循环作用下氯离子在聚丙烯纤维混凝土中传输性能研究

为探究干湿循环作用下聚丙烯纤维混凝土中氯离子的传输规律,设计了四种掺量的聚丙烯纤维混凝土,对其在不同干湿循环周期下的自由氯离子含量和总氯离子含量进行测量,分析聚丙烯纤维掺入对混凝土氯离子结合性能及氯离子扩散系数的影响。结果表明:0.15%(体积分数,下同)聚丙烯纤维的掺入可以增加混凝土密实度,降低自由氯离子含量;而大量纤维的掺入(＜0.45%)导致混凝土内部自由氯离子含量增加,增大了混凝土的氯离子结合能力。聚丙烯纤维掺量0%~0.45%范围内,氯离子结合能力与纤维掺量存在二次函数关系。聚丙烯纤维的掺入降低了干湿循环后期氯离子扩散系数,增大了时间依赖系数m,有利于提高混凝土抗氯离子侵蚀能力。