混凝土中氯离子侵蚀综述

概述混凝土结构在氯盐腐蚀环境下的侵蚀机理,分析混凝土结构中氯离子的来源,基于菲克扩散定律,介绍目前几种氯离子扩散的经典模型,并指出有限元方法的优势。总结目前常用的氯离子扩散情况测定方法,并简要指出了各测定方法的优缺点,最后在氯离子侵蚀的研究基础上,指出有待进一步研究的问题如氯离子扩散的数值模拟研究和扩散数据库的建立、测定方法的改进、预防氯离子侵蚀的措施等等。     

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。     

水泥品种对钻孔灌注桩混凝土耐久性的影响

为了确定同时受硫酸盐强腐蚀作用和氯离子强腐蚀作用的钻孔灌注桩混凝土的水泥品种,考察了普通硅酸盐水泥、高抗硫水泥及Ⅱ型硅酸盐水泥对钻孔灌注桩混凝土的耐久性影响。分别研究了评价抗硫酸盐侵蚀性能的抗压强度耐蚀系数、砂浆膨胀系数和砂浆抗折强度抗蚀系数,以及评价抗氯离子侵蚀性能的氯离子迁移系数、氯离子扩散系数和电通量。结果表明,与采用普通硅酸盐水泥相比,采用高抗硫水泥与Ⅱ型硅酸水泥的混凝土抗硫酸盐侵蚀性能没有明显提高;普硅水泥混凝土的抗氯离子侵蚀性能要优于高抗硫水泥混凝土和Ⅱ型硅酸盐水泥混凝土。在硫酸盐与氯离子双重强腐蚀作用下,普硅水泥制备的高性能钻孔灌注桩混凝土具有良好的耐久性。     

钢筋存在对氯离子扩散阻滞影响的有限元分析

一般认为,氯离子主要通过扩散方式侵入钢筋混凝土结构从而导致其中钢筋发生腐蚀破坏.目前应用广泛的Fick第二定律并没有考虑混凝土结构由于钢筋存在改变了氯离子浓度在时间、空间上的分布,而将混凝土结构/构件当成无加筋的素混凝土对待.事实上,氯离子不能透过钢筋输移,使得距离混凝土表面最近的钢筋周围氯离子集聚速度加快,进而导致氯离子侵蚀混凝土中钢筋开始发生腐蚀的时间大大提前.所以以往没有考虑钢筋存在阻滞影响的Fick第二扩散定律的预测结果偏于危险,本文通过大量有限元计算,分析了钢筋存在对氯离子在混凝土中扩散阻滞影响的规律性.可将改进的Fick第二扩散定律解析解应用于混凝土中钢筋开始发生锈蚀时间的预测.     

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。     

海洋环境喷射混凝土抗氯离子侵蚀性能试验研究

为研究海洋环境喷射混凝土氯离子扩散性能,试验采用浸泡法及盐雾法模拟海洋水下区及海洋大气区,对不同侵蚀龄期喷射混凝土及钢纤维喷射混凝土渗透层氯离子含量进行测定。同时,与同配合比模筑混凝土进行对比,研究喷射混凝土氯离子扩散性能与模筑混凝土的差异。结果表明:随着侵蚀龄期增加,混凝土中氯离子含量增大,且相隔龄期间极差增大;不同海洋环境对混凝土氯离子扩散影响显著,与同条件下模筑混凝土相比,喷射混凝土氯离子扩散速率快,且在距表层同深度处氯离子含量较大;钢纤维的掺入可显著改善喷射混凝土微观孔结构,降低喷射混凝土中氯离子含量,提高其抵抗氯离子侵蚀性能。     

复杂环境下钢筋混凝土抗盐侵蚀性能

研究了氯盐和硫酸盐在干湿循环以及冻融环境条件下,普通混凝土与耐腐蚀混凝土的抗盐侵蚀性能。试验结果表明,由于硫酸盐的存在,在侵蚀早期混凝土强度被提高,混凝土中氯离子的侵蚀浓度被降低;随着侵蚀龄期的延长,这种影响逐步降低,混凝土性能开始劣化,氯离子逐步向混凝土内部渗透。盐冻试验结果表明,相比于低温对混凝土氯离子扩散的抑制作用,冻融损伤对混凝土氯离子扩散的加速作用占主导地位。耐腐蚀混凝土显著提高了钢筋混凝土的抗盐侵蚀性能。     

海砂型氯离子在混凝土中扩散的微观形貌分析

掺入模拟海砂(经NaCl溶液浸泡)进行混凝土实验,研究了海砂型氯离子在混凝土中的扩散特征,结合SEM-EDS微观实验,讨论了其传输机理,发现海砂型与氯离子掺入型的混凝土在氯离子结合、传输方式上各不相同,前者存在一个从砂子表面向混凝土内部扩散的过程.并在此基础上提出海砂型氯盐侵蚀的概念.     

基于两种腐蚀环境下氯离子在混凝土中的扩散试验研究

氯离子对混凝土结构的侵蚀主要以海水和海边的水蒸气为媒介进行。根据模拟海水及滨海环境下的盐雾腐蚀试验的研究成果,阐述了氯离子通过两种不同的状态在混凝土内部的扩散规律,为正确评估钢筋混凝土结构在滨海环境中的耐久性和制定相关混凝土结构的耐久性设计规程提供依据。     

自然扩散法预测感潮环境下混凝土氯离子侵蚀

通过对自然感潮环境下混凝土的自由氯离子浓度分布的分析,研究了既有混凝土氯离子侵蚀的特征及扩散特性,采用室内自然扩散法进行了模拟扩散试验,并根据Fick第二定律和Monte Carlo法分析了既有混凝土和试验混凝土的扩散参数及钢筋初始锈蚀时间.结果表明:自然环境下混凝土的氯离子侵蚀存在明显的对流区,自然扩散法的氯离子扩散系数大于自然环境下2个数量级,模拟混凝土中钢筋表面的自由氯离子浓度是自然环境下实际浓度的2倍,钢筋初始锈蚀时间是实际的240倍.     

混凝土在氯离子侵蚀和冻融耦合作用下的研究

氯盐作为最主要的除冰盐,一方面可以清除冰雪;另一方面在冻融循环下,氯盐将引起混凝土路面的破坏和钢筋的锈蚀。对盐冻破坏机理以及氯离子侵蚀和冻融的相互影响作用进行了较全面的综述,分析了氯离子在混凝土中的侵蚀过程与冻融损伤对氯离子侵蚀作用的影响,并对其发展进行了展望。介绍了近年来一些学者的研究成果,提出氯离子在混凝土中的扩散不仅与自身性质有关,还受氯盐种类及冻融循环等外部因素的影响。此外,回归分析结果表明,冻融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。     

粉煤灰混凝土中自由氯离子渗透性能试验研究

采用自然扩散方法研究了氯离子侵蚀时间、环境氯离子浓度及干湿循环对粉煤灰混凝土中氯离子渗透性能的影响,得出了有益的结论,为海工混凝土结构设计和耐久性评估奠定了理论基础。     

氯盐环境条件下预应力混凝土氯离子侵蚀模型研究

文章总结了国内外有关混凝土中氯离子侵蚀模型的研究现状,并对国内外几种典型的扩散方程进行了分析评价;针对氯盐侵蚀的预应力混凝土结构,讨论了氯离子扩散系数的计算。氯离子扩散系数对于预应力混凝土来说是一个重要的因素,因此合理确定氯离子扩散系数,对预测氯离子环境条件下预应力结构的耐久性具有重要意义。对于预应力混凝土,计算氯离子扩散系数除了要考虑混凝土与氯离子之间的结合能力、环境温度、湿度影响外,还要考虑混凝土的应力水平,氯离子有效扩散系数是变化的,且氯离子扩散系数对PC结构耐久性的影响很大。本文对预应力混凝土氯离子侵蚀模型进行了改进,并根据试验结果对改进后模型进行了评价。     

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。     

疏水化合孔栓物改善混凝土性能的研究及应用

混凝土结构受到水和氯离子等侵蚀发生劣化,防水处理是防止侵蚀的有效方法.在混凝土中掺加疏水化合孔栓物可以改善混凝土的性能,提高其耐久性,延长使用寿命.对疏水化合孔栓物混凝土的工作性、抗压强度、吸水性和抗氯离子渗透性进行了试验研究,试验结果表明,与普通混凝土相比,疏水化合孔栓物混凝土坍落度有轻微减小,凝结时间增长,抗压强度...     

高性能混凝土抗Cl^-渗透性的研究

通过研究大量的文献，就高性能混凝土耐久性的一方面——抗氯离子渗透性进行研究，从四个方面分析影响混凝土中氯离子扩散的因素，以及国内外评价氯离子渗透的方法，最后提出现有的预防及处理氯离子侵蚀的措施。     

基于不确定性的氯离子侵蚀环境下普通混凝土结构的耐久性研究

针对氯盐侵蚀环境下普通混凝土结构的锈胀开裂,通过分析普通混凝土结构的腐蚀损伤发展特点,建立氯离子侵蚀环境下普通混凝土结构的耐久性失效准则。基于工程实例,采用不确定性分析方法,通过Monte Carlo随机模拟,对氯离子侵蚀环境下普通混凝土结构的锈胀开裂时间开展了可靠性分析研究,得出了其近似概率密度分布,通过假设检验,确定其服从对数正态分布,并给出其在不同保证率情况下锈胀开裂时间的取值。     

氯离子环境下钢筋混凝土结构耐久性寿命评估

混凝土结构耐久性寿命终结的标志应视工程对象和使用要求不同而有不同 ,提出了氯离子环境下混凝土结构耐久性寿命评估的方法。将混凝土表面氯离子浓度、保护层厚度作为随机变量 ,将扩散系数作为随机过程 ,建立了混凝土保护层中氯离子浓度分布的随机模型 ,推导出了氯离子浓度的均值 ,用于计算钢筋开始锈蚀时间。本文对某海港西大堤钢筋混凝土护栏的耐久性寿命进行了评估 ,采用实测数据的耐久性寿命评估结果与现场调查结果较为一致     

矿物掺合料高性能混凝土氯离子扩散特性研究

为研究沿海地区高性能混凝土桩基础的耐久性,采用干湿循环浸泡法对18个高性能混凝土试件进行了氯盐侵蚀试验,分析了高性能混凝土的氯离子浓度分布,得到了高性能混凝土的表面氯离子浓度、氯离子扩散系数的时变方程。在此基础上进行了高性能混凝土氯盐侵蚀的数值模拟,分析了钢筋直径（20、28 mm和36 mm）和保护层厚度（20、30、40 mm和50 mm）对沿海地区高性能混凝土桩基础氯离子浓度分布和氯离子扩散系数的影响,提出了相应的耐久性设计建议。研究结果表明:高性能混凝土毛细管吸附区与氯离子扩散区的位置在0~5 mm之间,高性能混凝土的最大稳定深度为50 mm;随着时间的增长,高性能混凝土氯离子扩散系数逐渐降低,氯离子浓度增长速率拐点为25 mm;相较氯盐侵蚀溶液浓度,氯离子扩散系数与氯盐侵蚀时间的关系更大。结合钢筋的临界氯离子浓度正态分布,建议沿海地区输电工程高性能混凝土桩基础的保护层厚度为70 mm。