海洋大气区氯离子在混凝土中的沉积与传输行为研究综述

海洋大气区氯离子对钢筋混凝土的侵蚀行为可分为两个阶段,首先,氯离子在风力作用下附着在混凝土表面,其次,从混凝土表面向混凝土内部侵蚀。基于海洋大气区氯离子对混凝土侵蚀的全过程,对已有研究进行归纳总结,阐述了各影响因素对沉积过程的影响规律。其中,海水含盐量、风速、暴露时间与混凝土氯离子沉积量呈正相关关系,距海岸距离与混凝土氯离子沉积量呈负相关关系;论述了各影响因素对传输过程的影响规律,水灰比越大、暴露时间越长、温度越高、内外湿度梯度越大、碳化越严重越容易形成对流区。目前,针对海洋大气区氯离子在混凝土中沉积和传输行为开展研究多基于单因素,多因素耦合作用下的沉积和传输行为尚需进一步研究。     

蒸养参数对高强混凝土抗氯离子渗透性能的影响

以非稳态氯离子扩散系数为评价指标,研究了混凝土在蒸养过程中静养时间、升温速度、恒温时间及恒温温度对高强混凝土抗氯离子渗透性能的影响。研究结果表明,静养时间的延长对高强混凝土抗氯离子渗透性能的提高有促进作用,而过快的升温速度、较长的恒温时间及较高的恒温温度均会对混凝土的抗氯离子渗透性能产生不利的影响。     

蒸养前后C50高性能混凝土性能对比研究

固定C50混凝土配合比参数：水胶比0.32,砂率39%,单方用水量156 kg/m³,矿物掺合料掺量20%;采用蒸养工艺,研究了蒸养前后混凝土的抗压强度、弹性模量、干缩率、徐变以及抗渗性能的影响规律。结果表明：与标准养护混凝土相比,蒸养混凝土2 d、3 d、7 d和28 d抗压强度分别达到121%、111%、95%和97%,且28 d抗压强度满足配制强度(≥59.9 MPa)要求;2 d、3 d和28 d弹性模量分别达到109%、108%和98%;混凝土蒸养后至90 d收缩率基本稳定,其收缩值增长52με,远小于混凝土在标准条件下养护7 d至180 d收缩基本稳定时的收缩增长幅度;蒸养混凝土28 d、90 d、180 d的徐变系数均显著低于混凝土标准养护7 d后进行加载的徐变系数;蒸养混凝土56 d电通量为701 C,较未蒸养混凝土略高,但均小于800 C,蒸养混凝土具有优异的抗Cl^-渗透性能。     

蒸养超细粉煤灰高性能混凝土性能试验研究

研究蒸养条件下超细粉煤灰高性能混凝土的强度、弹性模量和应力-应变行为以及体积稳定性和耐久性能,结合微观测试手段,探讨超细粉煤灰在蒸养条件下的作用效应及其机制.试验结果表明,超细粉煤灰能显著提高混凝土的蒸养适应性,蒸养超细粉煤灰高性能混凝土的后期强度、弹性模量具有较好的增长率.与普通蒸养混凝土相比,蒸养超细粉煤灰高性能混凝土的脆性降低,塑性变形能力明显增强,干燥收缩明显降低,且抗氯离子渗透性能显著提高.超细粉煤灰可改善蒸养条件下混凝土的内部水化产物组成及其孔结构,降低混凝土的孔隙率,提高混凝土耐久性.     

劈裂裂缝混凝土在海洋潮汐区的氯离子传输

研究了不同尺度劈裂裂缝混凝土在海洋潮汐区环境作用下的氯离子浓度分布、氯离子传输以及钢筋锈蚀规律.试验结果表明:劈裂裂缝在制备过程中存在裂缝回复,裂缝宽度应以卸载后位移传感器获得的裂纹宽度值为准.裂缝混凝土氯离子浓度随深度增加而下降,然后在10 mm深度以下形成稳定段.裂缝区域稳定段氯离子浓度随裂缝宽度增加而呈指数函数增加,裂缝周边区域稳定段氯离子浓度则随裂缝宽度增加而线性增加;但与裂缝区域氯离子增加幅度相比,其增加幅度不明显.裂缝宽度大于0.05 mm,30d海洋暴露后混凝土裂缝面氯离子渗透深度近50 mm,沿垂直裂缝面向内平均渗透20 mm左右,钢筋表面锈蚀率快速增加.裂缝混凝土氯离子扩散系数与混凝土抗氯离子扩散能力、裂缝密度(包括裂缝的基体宽度/裂缝宽度)、裂缝对氯离子结合性能密切相关.当裂缝密度小于70时,裂缝混凝土氯离子扩散系数线性增加;距裂缝位置越近,混凝土氯离子扩散系数增加越大;裂缝越宽,其对混凝土影响范围越大.     

海洋大气中氯离子在粉煤灰混凝土中的传输规律

为了实现海洋大气环境中粉煤灰混凝土耐久性使用寿命的预测,从氯离子在人工模拟海洋大气环境中粉煤灰混凝土中的传输试验出发,结合氯离子在非饱和多孔介质中的传输机理,研究海洋大气环境下混凝土内部微环境（微环境温度和相对湿度）及粉煤灰掺量对氯离子传输速率的影响程度,并与人工模拟海洋水下环境试验结果进行对比分析.研究结果表明：1) 在海洋大气环境与海洋水下环境下,氯离子在粉煤灰混凝土中的扩散模型形式上一致,粉煤灰的掺入对氯离子传输能力有一定的影响,但不会改变氯离子在混凝土中的传输机理.2) 当粉煤灰掺量一定时,微环境相对湿度越高（微环境温度一定）,海洋大气环境氯离子扩散系数越大;但微环境温度(微环境相对湿度一定)对海洋水下环境和海洋大气环境中氯离子迁移的影响程度不同.3) 粉煤灰掺量(微环境温度、相对湿度一定)对海洋水下环境和海洋大气环境氯离子扩散系数的影响规律不同.     

海洋潮汐浪溅区混凝土表面氯离子浓度的改进计算模型

收集世界不同地区304组海洋潮汐浪溅区自然暴露混凝土的试验数据,据此分析水胶比、胶凝材料种类和暴露时间对混凝土表面氯离子浓度C_s,ts的影响规律,进而结合二阶段多元非线性回归分析,分别确定了硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣和硅灰等胶凝材料对C_s,ts的修正系数,建立了海洋潮汐浪溅区C_s,ts的改进模型,并利用现有模型和试验数据对比,验证了该模型的适用性。分析表明：C_s,ts与水胶比之间近似呈线性关系,且胶凝材料种类对C_s,ts的影响显著;C_s,ts在前5 a内快速增长,随后逐渐趋于稳定,可以利用指数型函数来描述其时变规律。     

灰砂混凝土的强度及孔结构与蒸压制度的关系

通过测试两种配比的灰砂混凝土在八种蒸压制度下的强度、断裂能及孔结构、ＢＥＴ表面积,研究了蒸压制度对抗压强度、抗折强度、劈拉强度及断裂能的影响,力求用孔结构及ＢＥＴ表面积测试数据从微观上解释力学性能的变化规律。     

受压混凝土中硫酸根离子的扩散与损伤机理分析

针对沿海、盐渍土环境下荷载和硫酸盐侵蚀的耦合作用对混凝土结构耐久性造成的损伤,提出了一种受压混凝土中硫酸根离子扩散的数值模型。首先,基于Fick第二定律,考虑应力和混凝土孔隙率之间的关系建立了荷载作用下混凝土内硫酸根离子的理论扩散模型;其次,通过自编程序构建包含水泥砂浆、界面过渡区和天然骨料的混凝土三相随机凸多边形骨料模型,从而实现了受压混凝土中硫酸根离子扩散的细观模拟;最后,通过与受压混凝土在硫酸盐溶液中全浸泡的实验结果对比分析,验证了理论模型和细观模型的有效性。进而对不同水灰比的受压混凝土试件在不同浓度硫酸盐溶液中的离子扩散与损伤过程进行了数值分析,分析结果表明：随着压应力水平的提高,同深度处硫酸根离子浓度逐渐减小;与压应力相比,侵蚀溶液浓度和水灰比对硫酸根离子扩散的影响更加明显;水灰比对压应力抑制离子扩散程度的影响要大于侵蚀溶液浓度;适当减小水灰比更有利于受压状态下的混凝土抵抗硫酸盐侵蚀。     

硫酸盐腐蚀混凝土的热重分析结果与其中硫酸根离子含量之间的相关性研究

硫酸盐腐蚀研究中对遭受腐蚀后的混凝土进行热重分析和硫酸盐含量检测是常用手段,二者同属于对腐蚀产物的研究方法,其结果间关系如何?尝试采用直线、S曲线及BP神经网络对混凝土受硫酸盐腐蚀后的硫酸盐含量值和热重损失值进行了回归分析,并得到了二者的关系式.结果表明:硫酸盐含量和热重损失量具有较好的相关性,相关系数达到了0.72,BP神经网络拟合效果最好,但是预测能力稍差,S曲线拟合及预测均较好,直线拟合与预测效果均最差.     

超低离子渗透性水泥基材料的性能与微观结构

采用显微硬度、MIP、SEM—EDXA研究了超低离子渗透性水泥基材料（Ultra Low Ion Permeability Cementitious Materials,简称ULIPCM）的微观结构,同时研究了UI。IPCM的宏观性能。结果表明：ULIPCM的28d抗压强度≥80MPa,抗折强度≥11．0MPa,弹性模量在38．0～42．0GPa之间;Cl^-扩散系数≤0．8×10^-13m^2·s^-1,6h导电量≤300C;抗硫酸盐侵蚀性能较好;28d收缩值可控制在400×10“以内。UI．IPCM的集料与水泥石界面过渡区的微观结构和性能得到了显著改善,有利于提高其力学性能和抗渗性能。ULIPCM的集料与水泥石界面过渡区由普通混凝土的60～100μm细化为30μm以下,有效阻断了侵蚀性介质的渗入通道;ULIPCM的孔隙率、最可几孔径等孔结构参数均得到了优化,显著改善了其孔结构;ULIPCM的集料与水泥石界面过渡区中的CH晶体较少,且CH晶体的取向性差。     

矿物掺合料对混凝土氯离子渗透扩散性研究

研究了不同种类、不同掺量的矿物掺合料对混凝土氯离子渗透性的影响,试验结果显示:单掺矿物掺合料(磨细粉煤灰、矿渣、硅灰)改善混凝土抗氯离子渗透能力,且改善效果硅灰最佳,磨细粉煤灰其次,矿渣最差.从机理上分析,矿物掺合料的火山灰效应改善了混凝土中水泥石与集料之间的薄弱界面,降低孔隙率,使孔细化,同时生成更多低碱度的C-S-H凝胶增加混凝土的Cl-固化能力,从而提高了混凝土抗氯离子渗透能力.     

锰渣掺合料对海工混凝土耐久性的影响

研究了锰渣的组成、结构等基本性能及其对海工混凝土耐久性的影响.所用水淬锰渣碱度系数1.09、质量系数1.71,具有潜在水硬活性.含α′-C2S胶凝矿物,其玻璃体含量和活性指数均约为80％.从水胶比、浆集比、水泥用量等配合比设计参数优化出发,使用锰渣掺合料和萘磺酸甲醛高效减水剂配制了力学性能良好的C40海工混凝土.用5倍正常海水浓度的模拟海水溶液对掺锰渣混凝土进行了侵蚀试验,以考察其耐海水腐蚀性.研究发现,掺锰渣混凝土在人工海水侵蚀及50次冻融循环后质量损失、强度损失均较小,抗渗性有所改善.由于所用水淬锰渣对改善混凝土耐久性有重要作用,其可作为矿物掺合料应用于近海及海洋环境混凝土工程.     

提高海工混凝土抗氯离子渗透性的关键技术

为了提高海工混凝土的抗氯离子渗透性,从原材料选择与配合比优化设计方面探讨了提高海工混凝土抗氯离子渗透性的关键技术．并对福建厦门杏林湾九天湖大桥工程案例进行了分析。结果表明,将Ⅱ级粉煤灰、矿粉和混凝土抗氯离子增强剂按一定比例复配,对混凝土配合比进行优化设计,能够有效提高海工混凝土的抗氯离子渗透性。     

桥梁建设中氯离子对混凝土构件的侵蚀及防治

随着社会的发展,一座座跨海大桥的不断涌现,氯离子对桥梁混凝土构件的侵蚀应引起充分重视．笔者研究了氯离子侵入混凝土的途径,分析了氯离子侵入钢筋混凝土的机理和对钢筋锈蚀的机理,得出了氯离子腐蚀钢筋的防腐措施,探讨了未来提高混凝土构件耐久性的研究方向．     

海洋环境中考虑温湿传导耦合的氯离子渗透模型

针对海洋环境中混凝土构件遭受氯离子侵蚀过程的复杂性,完善考虑温湿传导耦合的氯离子渗透模型。该模型的控制方程以及各项参数均充分体现了侵蚀过程中热量传导、水分扩散以及氯离子渗透的交互影响,并根据与侵蚀性海水的接触程度不同区分了四种温湿—氯离子表面浓度的边界条件,提出了一套依据区域宏观环境信息确定局部微环境的方法,从而实现了对该过程的多参数仿真模拟。通过试验实测数据对模型进行了验证,对比模型分析结果与试验数据发现两者吻合度很高,并证实了处于潮汐影响区的混凝土是遭受氯离子侵蚀最显著的部位。     

矿物功能材料对混凝土氯离子渗透性的影响

在单因素影响方案的基础上 ,研究了多种磨细工业废渣及天然矿物材料的不同组合与叠加对混凝土氯离子渗透性的影响。通过试验研究和理论分析证实了硅灰与偏高岭土、粉煤灰、矿渣之间存在着“超复合叠加效应”,为合理选择矿物功能材料的种类及掺配方式 ,特别是偏高岭土的合理应用提供了技术思路 ,实现了矿物功能材料在提高混凝土抗氯离子渗透性方面的性能优化与降低成本的双重效用     

Influence of Binder Composition and Concrete Pore Structure on Chloride Diffusion Coefficient in Concrete

The influence of binder composition and pore structure of concrete on chloride diffusion coefficient in concrete were investigated by the natural immersion test, MIP test, SEM and EDS test, respectively. The experimental results showed that the effect of binder composition on chloride diffusion coefficient was the comprehensive result of concrete pore structure and binder hydration products, and the porosity and pore size distribution were the main factors that influence the changes of diffusion coefficient...