氯离子在混凝土中的扩散速度

氯离子扩散速度与含氯环境中钢筋混凝土使用寿命关系密切，也是混凝土耐久性研究中的“热点”之一。本文结合作者多年来的研究工作，论述了研究氯离子扩散速度的方法，环境中氯盐浓度，扩散时间与扩散速度的关系，以及氯离子在混凝土和粉煤灰混凝土中扩散的各种影响因素。     

混凝土中氯离子扩散性能的深入探讨

氯离子引起的钢筋锈蚀是氯盐侵蚀环境下混凝土结构性能劣化的主要原因。目前,有关氯离子在混凝土中扩散性能的研究绝大多数是以自由氯离子为对象,而对总氯离子在混凝土中扩散性能的研究很少。通过采用自然扩散法对自由氯离子和总氯离子在混凝土中的扩散性能开展研究,探讨水胶比对氯离子扩散性能的影响,考虑氯离子扩散系数的时间依赖性,建立氯离子有效扩散系数与表观扩散系数之间的关系,为更加科学地预测氯盐侵蚀环境下混凝土结构耐久性寿命奠定了基础。     

模拟海砂混凝土中氯离子扩散研究

采用3%浓度的NaCl溶液浸泡河砂模拟海砂,选取海砂颗粒周围的凝胶表面作为扫描区域,定量分析了氯离子在砂子近端和远端的含量,结果显示海砂型氯离子存在一个从海砂表面到水泥凝胶的扩散过程,在此基础上提出海砂型氯离子扩散的概念,并结合微观试验结果讨论了扩散过程.     

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?糠炙ゼ跛俾时戎饕-糠衷即螵?倍。     

人工气候环境下混凝土氯离子扩散试验

通过设计的人工气候环境下的混凝土侵蚀试验,分析了24、40、80、120、160 d腐蚀后混凝土的氯离子侵蚀特性,并基于Fick第二定律进行了混凝土扩散参数的拟合。结论表明:人工气候环境下氯离子对混凝土的侵蚀有自然环境下侵蚀的特点,并可得到的扩散系数随时间的关系。     

混凝土中氯离子扩散有限元分析

通过结合混凝土中氯离子的初始浓度和混凝土表面浓度,将满足Fick第二定律的混凝土中氯离子扩散问题转变成初边值问题,建立了其相应的有限元方程。由于氯离子扩散系数是扩散时间、温度和混凝土材料的函数,因此基于该有限元方程利用欧拉后插法和Newton-Raphson迭代法建立了增量形式的有限元方程,并通过分析具有解析解的一维、二维氯离子扩散问题,说明该增量有限元方程的可行性。在考虑扩散时间、温度、混凝土材料、混凝土表面涂层等多因素前提下,利用该增量有限元方程分析海洋环境下处于浪溅区、盐雾区混凝土的耐久性寿命,说明该增量有限元方程在海工结构耐久性设计中的可行性。     

氯离子在开裂混凝土中的扩散特性研究

考虑荷载裂缝宽度与裂缝深度的相关性,基于AgNO_3显色法研究了混凝土裂缝的存在对氯离子扩散范围的影响.通过钻孔取粉测定了混凝土中的氯离子含量,研究了裂缝特征的单一因素对氯离子的扩散特性影响.结果表明:裂缝的存在加速了氯离子在混凝土中的扩散过程;氯离子的扩散系数随着裂缝宽度的增加而增大;裂缝深度的变化对氯离子的扩散深度有一定影响.基于试验结果建立了裂缝宽度(裂缝深度)与氯离子扩散系数之间的指数函数关系式.     

随机有限元法分析混凝土中氯离子随机扩散规律

氯离子随机扩散分析是海洋混凝土结构可靠性和服役寿命的基础。利用局部平均法,将混凝土的氯离子扩散系数随机场离散为一组随机变量,利用Taylor级数将氯离子分布矩阵、扩散矩阵和节点浓度向量进行摄动展开,建立了氯离子扩散分析的随机有限元法递归方程,据此分析氯离子随机浓度的均值和变异系数,并研究了氯离子在混凝土中随机扩散的规律。通过算例比较分析,表明了所建立的摄动随机有限元方法具有较高的计算精度,而且计算结果对随机场的相关结构不敏感。验证了氯离子扩散系数的变异性对氯离子扩散过程具有显著影响。     

氯离子在粉煤灰混凝土中扩散的特性分析

在讨论应用交流阻抗谱方法测量混凝土中氯离子扩散性的基础上，对所观察到的在某些粉煤灰混凝土中氯离子扩散的特有阻抗谱进行了理论分析，并指出这种以双曲正切曲线为特征的阻抗谱是由粉煤灰掺入而导致的有限扩散层所引起的。     

氯离子对硫酸根离子在混凝土中扩散的影响

研究了不同氯离子浓度对硫酸根在混凝土中扩散的影响,以单一硫酸根离子浓度溶液、不同氯离子浓度与硫酸根离子为复合溶液作为侵蚀溶液对混凝土试块进行连续浸泡,采用比浊法对一定龄期的混凝土中的硫酸根离子含量进行测定,结果表明:氯离子的存在并不改变硫酸根在混凝土中的扩散规律,即硫酸根随着侵蚀深度的增加含量逐渐减少;氯盐浓度变化对硫酸根在混凝土中的扩散速度有较大的影响,硫酸根在混凝土中扩散速度随着氯盐浓度的增加而下降。     

RCM法测试混凝土氯离子渗透扩散性

本文主要介绍一种新型的混凝土氯离子扩散系数快速测定方法——RCM法。对其工作原理及测试方法进行了评述。并测定了氰离子在一系列不同水灰比的混凝土中的扩散系数，结果表明，混凝土的抗氯离子渗透扩散能力随水灰比的减小而提高。     

氯离子对钢筋混凝土结构的侵蚀分析

氯离子侵蚀引起钢筋锈蚀破坏十分突出,是造成钢筋混凝土结构过早破坏的主要原因之一.分析氯离子进入混凝土中的途径、存在形式和氯离子在混凝土中的扩散模式,考虑温度变化、时间变化、湿度变化以及混凝土内部缺陷特征不同对扩散系数的影响,基于Fick第二扩散定律建立了氯离子在混凝土中的扩散模型,并分析了氯离子表面浓度、氯离子临界浓度和有效氯离子扩散系数的影响因素和确定方法,由此建立的模型可供寿命预测参考使用.     

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.     

弯曲应力作用下喷射混凝土氯离子扩散研究

采用弹簧四点弯曲加载法,对弯曲应力作用下喷射混凝土受拉区和受压区氯离子扩散性能进行了研究。以Fick第二定律为基准,对氯离子含量分布进行了拟合,分析弯曲应力作用下喷射混凝土氯离子扩散系数的变化规律。通过对比分析同配合比模筑混凝土、喷射混凝土和钢纤维喷射混凝土中氯离子含量分布规律,研究钢纤维和混凝土的成型方式对氯离子扩散性能的影响。结果表明：弯曲应力对喷射混凝土氯离子扩散影响大。应力改变喷射混凝土孔结构分布和微裂缝的数量及深度,对氯离子扩散速率产生影响。受拉区侧,氯离子含量随弯曲应力比增大而增大;受压区侧,氯离子含量随弯曲应力比增大而减小。氯离子扩散系数变化规律与氯离子含量变化规律相同。同应力比时,喷射混凝土氯离子扩散系数最大,钢纤维喷射混凝土和模筑混凝土氯离子扩散系数关系与受力方式、应力比大小、钢纤维和成型方式等有关。     

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.     

硫酸根离子对带裂缝混凝土中氯离子扩散性能的影响研究

通过单一氯盐溶液、氯盐-硫酸盐混合盐溶液中带裂缝混凝土的浸泡试验,研究了裂缝、硫酸根离子的存在对氯离子在混凝土中扩散性能的影响。试验中先测定混凝土中的总氯离子含量的分布规律,再使用电通量法来评价氯离子扩散性能,然后运用XRD测试方法对混凝土试验前后微观组成的变化进行了分析。结果表明,裂缝能够扩大氯离子扩散系数,离裂缝越近,总氯离子含量越高;硫酸根离子能够降低氯离子在混凝土的扩散性能;XRD图谱所反映的混凝土内部固相组成演变规律同样验证了上述裂缝与硫酸根离子对氯离子扩散系数的影响。     

商品混凝土强度等级与氯离子扩散系数的对应关系研究

采用RCM法,对不同强度等级、外掺不同减水剂的商品混凝土的抗氯离子渗透性能进行了试验研究.研究发现,现阶段商品混凝土生产企业普遍对混凝土的耐久性重视不够,所配制的商品混凝土虽然满足工作性能和强度等级要求,然而耐久性只能满足一般环境要求,不能满足沿海工程等有严重侵蚀作用的环境要求.运用数学分析方法,得到了外掺2种不同减水...     

体积分数对梯度结构混凝土扩散系数影响研究

通过室内氯离子侵蚀加速试验及氯离子分布测试,结合Fick第2定理拟合出梯度结构混凝土（GSC）的氯离子浓度扩散系数,以研究面层体积分数、加速试验龄期对扩散系数的影响;采用压汞技术测试面层材料与结构层材料的孔结构参数,分析氯离子扩散系数与孔结构之间的关系。结果表明：GSC体系的氯离子扩散系数随面层体积分数的增加而下降,并逐渐趋于平缓;GSC体系氯离子扩散系数则随加速试验龄期的延长而减小,最后也趋于稳定;与面层体积分数V=0试件相比,其它GSC试件具有更大的时间衰减系数值,说明其抵抗氯离子侵蚀的能力更好。最后根据相似性理论,建立了考虑面层体积分数变化的GSC氯离子扩散系数时变模型,分析显示,与结构层材料相比,面层材料具有较低的孔隙率及最可几孔径,使得孔的曲折性越大、连通性越低,因而面层材料具有更低的扩散系数。     

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。