横向弯曲裂缝对混凝土内氯离子侵蚀作用的影响

分析了横向开裂混凝土内氯离子的侵入机理及其主要影响因素,建立了基于双重孔隙介质模型的修正Fick定律氯离子扩散模型,并对持续加载下的开裂钢筋混凝土梁构件进行了氯盐干湿循环侵蚀试验。试验采用浓度为5%的NaCl溶液,在进行15个干湿循环后,借助快速氯离子含量检测RCT（Rapid Chloride Testing）法,对各裂缝处不同深度的氯离子含量进行了测定。试验结果表明：1）干湿循环侵蚀作用下,开裂混凝土表层0~20 mm范围内氯离子含量出现峰值,故可取表层对流区深度为15~20 mm左右;2）当表面裂缝宽度小于0.3 mm时,等效氯离子扩散系数平稳增大,模型的预测精度较高;当裂缝宽度大于0.3 mm后,等效氯离子扩散系数快速增大,氯离子侵入受对流作用的影响加大;3）受弯开裂混凝土等效氯离子扩散系数的劣化因子与裂缝宽度有直接关系,建议采用二次幂函数或分段函数来进行描述。     

氯离子对混凝土结构的侵蚀作用

基于电化学理论,考虑了混凝土结构所处环境的不同,结合河南地区的特点,研究探讨了氯离子侵入混凝土的方式、侵蚀作用机理、氯离子的扩散等有关问题,简要分析了氯离子对混凝土碳化的影响。提出了针对氯离子侵蚀的结构采取必要防护的建议,以保证在役混凝土结构在氯离子侵蚀环境下服役期内的安全运营。     

氯离子对混凝土结构的侵蚀作用及预防措施

分析了导致混凝土结构性能劣化的最普遍、最严重的原因是氯化物侵蚀引起的锈蚀，探讨了氯离子的来源、氯离子侵入混凝土的方式和氯离子引起钢筋锈蚀的机理，提出了相应的预防措施。     

荷载裂缝对混凝土中氯离子扩散的影响

混凝土结构中的荷载裂缝会缩短氯离子向钢筋表面传输的路径,导致钢筋局部脱钝起锈。采用二次加载法制作了8个带有自然开裂裂缝的普通混凝土(CO)和掺加矿粉混凝土(CS)试件,在恒温、盐水浸泡条件下进行开裂混凝土中的氯盐传输试验。将硝酸银显色法和电子探针扫描技术分别应用于定位裂缝周围区域氯离子的分布范围和测定氯离子浓度。结果表明,带有自然开裂裂缝的混凝土试件可用于非稳态氯盐传输试验;裂缝中氯离子浓度存在梯度,裂缝宽度增大浓度梯度变小;而缝宽增大会导致裂缝深度增加,因此对氯离子扩散的影响提高;混凝土中掺加矿粉有利于抑制氯离子的传输,对提高混凝土结构服役寿命有利。研究成果可为建立更加准确的开裂混凝土氯离子传输模型提供参考。     

荷载裂缝对混凝土中氯离子扩散的影响

本文主要研究了不同宽度的荷载裂缝对混凝土抗氯离子渗透性能的影响,通过对不同深度氯离子含量的测定,结合Fick第二定律,得出了荷载裂缝对混凝土内氯离子浓度分布以及荷载裂缝对氯离子扩散系数的影响。     

裂缝对混凝土中氯离子传输的影响的研究进展

氯离子侵蚀是影响钢筋混凝土耐久性的重要因素,而实际工程中无法避免的裂缝对氯离子的传输具有显著影响。综述了近年来在裂缝宽度、深度、长度和裂缝面积以及裂缝密度等参数对混凝土中氯离子传输的影响的研究进展,对存在的相关问题进行了讨论,并对需要进一步研究的问题提出了建议。     

裂缝及环境对混凝土中氯离子扩散的影响

钢筋混凝土结构在正常使用条件下存在裂缝,而在寒冷沿海地区,氯盐等腐蚀介质易通过裂缝到达钢筋表面,导致钢筋过早锈蚀,影响结构的耐久性寿命。通过试验模拟了寒冷沿海地区的冻融循环及海水浸泡交替作用,对比了该环境与大气环境下,不同初始裂缝宽度(w=0、0.08、0.13、0、19 mm)时的氯离子含量、扩散系数以及预测寿命的变化规律。结果表明:冻融循环及海水浸泡交替作用下,随裂缝宽度的增大,氯离子含量升高、扩散系数增大、寿命缩短。当w0.10 mm时,变化尤为明显。当w=0.19 mm时,钢筋表面氯离子含量为相同环境无裂缝时的2.14倍,为相同裂缝宽度大气环境下的2.14倍,扩散系数为较无裂缝时增长88.2%,预测寿命较无裂缝时缩短61.4%。     

预置表面裂缝对混凝土中氯离子传输的影响

分别采用氯离子扩散系数快速测定方法(RCM法)以及氯离子稳态迁移方法,研究了表面单个裂缝对混凝土材料中氯离子传输性能的影响.结果表明:RCM法并不适用于评价带裂缝混凝土的氯离子扩散性能,而采用氯离子稳态迁移方法评价带裂缝混凝土的氯离子迁移性能比较合理.根据开裂混凝土试件电场加速氯离子稳态迁移试验结果发现,裂缝的存在加强了氯离子在混凝土中的传输,并且当裂缝宽度d≥123μm时,氯离子迁移系数随着裂缝宽度的增加而显著增加.     

荷载裂缝对混凝土氯离子扩散的影响

水泥基材料中介质的传输非常复杂.首先采用施加劈裂荷载方式诱导裂缝,然后采用图像分析技术对裂缝进行表征,利用氯盐溶液自然浸泡法研究表面单个裂缝对混凝土材料中氯离子传输性能的影响,结果表明裂缝的存在加强了氯离子在混凝土中的传输,并且氯离子扩散随着裂缝宽度的增加而增加.     

几种防水减缩组分对混凝土氯离子扩散系数的影响

研究了混凝土中掺入硅油、有机硅防水剂及保水剂的质量和氯离子扩散系数变化规律。利用电导率仪和电子天平测算出混凝土不同龄期的氯离子扩散系数和质量损失的变化规律。干养条件下随着硅油掺量的增加,氯离子扩散系数逐渐降低且只有当硅油掺量1%质量损失低于空白;随着有机硅防水剂和保水剂掺量的增加,氯离子扩散系数先降低后增加,质量损失与扩散系数变化规律基本一致。在一定掺量范围内,硅油、有机硅防水剂和保水剂都对降低氯离子扩散系数和质量损失有较明显的作用。     

荷载损伤对混凝土微裂缝和氯离子侵蚀的影响研究

研究荷载损伤对混凝土中微裂缝和氯离子侵蚀的影响,在65%、75%、85%三种轴压应力水平,分别持载10、50、250、1 250 min,测定整个加载过程中的纵横向应变,通过比裂缝面积评价混凝土的扩展微裂缝,卸载后,通过毛细吸收试验,测定混凝土7d的毛细吸水量和28 d的氯离子含量,试验结果表明:混凝土的扩展微裂缝随着应力水平及持载时间的增加而增加,残余微裂缝也随着应力水平及持载时间的增大而增大;同一应力水平下,在持载时间较短时(≤250 min),平行轴力方向的毛细吸收和抗氯离子侵蚀和垂直于轴力方向的相差不大,但当持载时间较长时(1250 min),平行轴力方向的毛细吸收和抗氯离子侵蚀和垂直于轴力方向的有较大差别,平行轴力方向的毛细吸收作用稍小一些,抗氯离子侵蚀性能稍差一些。     

带裂缝混凝土氯离子扩散作用试验研究及数值模拟

为了准确评估带裂缝工作混凝土结构的耐久性能,针对氯离子在带裂缝混凝土中的扩散过程进行研究。提出了无损制备裂缝的方法,可高效易行地在混凝土侧面及内部产生裂缝。对带裂缝的水泥砂浆试件进行氯盐溶液浸泡试验,深入研究了单缝和双缝试件中氯离子的扩散作用,修正了氯离子的扩散系数,并对带裂缝混凝土的氯离子扩散过程进行了数值模拟。研究结果表明:氯离子会沿裂缝发展方向及垂直于裂缝发展方向扩散,随着水灰比的减小,砂浆试件的抗氯离子扩散性能明显提高,在一定范围内,当裂缝间距增大,双缝间的氯离子扩散交互影响作用明显减小,ANSYS软件的模拟结果与试验数据吻合良好。     

聚丙烯纤维混凝土氯离子扩散性研究

以不同纤维掺量的聚丙烯纤维混凝土为研究对象,采用自然浸泡方法,研究氯离子在聚丙烯纤维混凝土中的迁移性能。结果表明,试件的氯离子含量随纤维掺量的增加而增多,扩散规律符合Fick第二定律。氯离子的扩散系数随着时间衰减且下降逐渐变缓;随着渗透深度的增加,结合氯离子逐渐减少;纤维的掺入改变混凝土内部的孔结构和孔隙率,随着纤维掺量的增加,氯离子在试件内部的含量加大。     

混凝土裂缝表征方法研究进展及裂缝对氯离子传输影响

氯离子侵蚀导致混凝土中钢筋锈蚀,是钢筋混凝土耐久性劣化的主要表现形式,然而混凝土裂缝的存在将加快氯离子在混凝土中的传输并缩短钢筋混凝土的服役寿命。首先对已有的裂缝表征方法进行了介绍,包括线性位移传感器、图像分析法、CT扫描等。然后综述了带有裂缝的混凝土基体中氯离子扩散的影响因素,重点介绍了裂缝的宽度、水灰比、矿物掺合料、龄期、荷载等因素对氯离子扩散行为的影响。结果表明当裂缝宽度在50~200μm之间时,对氯离子扩散系数的影响最大,在此区间内,氯离子扩散系数随着裂缝宽度的增加而增大;其余因素也对氯离子扩散系数有不同程度的影响。     

混凝土中氯离子扩散过程的细观数值模拟研究

在细观层次上将混凝土看成由砂浆、粗骨料及二者界面组成的三相复合材料,提出了适用于物质扩散的细观格构网络模型(Truss network model),模型中的不同类型单元能够描述混凝土各相组成材料的扩散性能。考虑混凝土对氯离子的结合能力和氯离子扩散系数的浓度依赖性,建立了基于格构网络模型的一维氯离子非线性扩散方程及其有限元方程的离散差分格式。计算结果表明,混凝土对氯离子的结合能力和扩散系数的浓度依赖性对混凝土中氯离子的扩散速度具有重要影响。可以预见,该方法能够方便地应用到开裂或损伤混凝土的物质扩散性能评价中。     

混凝土中氯离子扩散方程的解析解

目前多采用Fick第二定律及其数学模型的解析解对混凝土中的氯离子浓度进行分析,现解析解也仅限于一维和二维扩散条件,难以准确预测混凝土中不同时间、不同位置的氯离子集聚和扩散情况.基于Fick第二定律建立的氯离子扩散方程,假定混凝土试件为规则的长方体,把边界条件分为封闭面和暴露面两种,应用分离变量法推导了不同边界条件下,混凝土试块中氯离子三维扩散方程的解析解.并给出了扩散系数为常数、时变函数、以及氯离子扩散方程降为二维、一维时的解析解,最后通过算例进一步证明了本文解析解的正确性.     

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.     

掺合料对在试验室环境下混凝土中氯离子扩散的影响

采用化学分析方法测定了高强混凝土(HSC)和5种不同配合比的高性能混凝土(HPC)在试验室环境下、含3.5%NaCl的溶液中分别浸泡15、29、57、148 d和183 d后,其内部氯离子的分布情况.分析了模拟氯盐环境中混凝土内部的自由氯离子浓度分布规律,即氯离子的扩散行为.结果表明:掺合料的种类和掺量对混凝土中氯离子扩散行为有不同程度的影响.掺加粉煤灰(FA)能有效地减缓氯离子在HPC中的扩散速度,掺量越大效果越显著;掺加硅灰(SF)对氯离子在HPC中的扩散速度影响不太明显;复合掺加SF FA能减缓HPC中氯离子的扩散速度.