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。     

粉煤灰对混凝土表面氯离子浓度的影响

用自然扩散法测定了混凝土中的自由氯离子浓度,计算了普通混凝土(Ordinary Portland concrete,OPC)和粉煤灰混凝土(Fly ash concrete,FAC)表面氯离子的浓度值,研究了暴露于海水前的养护龄期、暴露时间、粉煤灰(Fly ash,FA)掺量对混凝土表面氯离子浓度的影响.结果表明:在海水环境中,混凝土的表面氯离子浓度均随着暴露于海水前的养护龄期的延长而减小,随着暴露时间的延长而增加.FAC的表面氯离子浓度基本上随着FA掺量的增加不断减小.因此,对于实际海洋环境下的混凝土结构,在保证结构强度的前提下应尽量增加FA的掺量,同时延长潮湿养护的时间,有利于提高结构的服役寿命.     

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.     

计算混凝土中氯离子扩散系数的实用方法

在海洋环境中,含有大量的氯离子,而氯离子是引起钢筋锈蚀的一个重要因素,因此预测混凝土中氯离子的浓度是计算海洋环境中钢筋初始锈蚀时间的前提,而氯离子扩散系数又是预测氯离子浓度的要素。但传统的计算氯离子扩散系数的方法比较繁琐而且误差较大,本文将传统的计算模型进行了转化,给出一种简单且更加合理的计算方法。     

计算混凝土中氯离子扩散系数的实用方法

在海洋环境中,含有大量的氯离子,而氯离子是引起钢筋锈蚀的一个重要因素,因此预测混凝土中氯离子的浓度是计算海洋环境中钢筋初始锈蚀时间的前提,而氯离子扩散系数又是预测氯离子浓度的要素。但传统的计算氯离子扩散系数的方法比较繁琐而且误差较大,本文将传统的计算模型进行了转化,给出一种简单且更加合理的计算方法。     

矿物掺合料混凝土早期氯离子扩散系数的试验

目的 研究掺不同矿物掺合料及Na2SO4混凝土的Cl-扩散系数变化规律,分析其对混凝土早期孔结构的影响.方法 试件在标准养护条件下养护3 d、7 d、14 d、21 d,采用饱盐混凝土电导率(NEL)法测试混凝土氯离子扩散系数.结果 粉煤灰、矿粉混凝土早期的Cl-扩散系数随掺量的增加而增加;粉煤灰与掺Na2SO4粉煤灰混凝土的Cl-扩散系数差值随粉煤灰掺量的增加而增加;矿粉与掺Na2SO4矿粉混凝土的Cl-扩散系数差值在3 d、7 d随矿粉掺量的增加而增加,14 d、28 d差值接近于零;粉煤灰与矿粉混凝土的Cl-扩散系数的差值随掺量增加而增加;掺Na2SO4的粉煤灰与矿粉混凝土的Cl-扩散系数差值在3 d、7 d随掺量的增加而增加,14 d、28 d随掺量增加无明显变化.结论 掺合料的早期活性低于水泥,且粉煤灰低于矿粉;硫酸钠可激发掺合料的活性,但3 d、7 d矿粉混凝土的孔结构比粉煤灰密实,14 d、21 d基本相同,硫酸钠在14 d、21 d时激发作用已完成.     

孔隙分形修正的混凝土中氯离子扩散系数

在已有的氯离子扩散理论和孔隙分形理论的基础上,提出小孔的孔轴线分形维数表征氯离子扩散的曲折度、大孔的孔表面分形维数修正孔隙率,并推导得到基于孔隙分形修正的氯离子扩散系数模型。通过分析龄期为14 d和28 d不同配比混凝土的基于孔隙分形的氯离子扩散系数模型的计算结果和快速氯离子扩散试验(ASTM C1202)电通量,发现两者之间有良好的线性关系。采用基于孔隙分形修正的氯离子扩散系数代入Fick第二定律的解析解,对试验后各组混凝土中不同扩散深度的氯离子浓度进行拟合,计算结果与实测值吻合情况较好。     

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,瞬态解的次要部分衰减速率比主要部分约大4倍。     

粉煤灰混凝土耐久性探讨

比较分析各国对粉煤灰混凝土的渗透性、氯离子扩散系数及抗硫酸盐腐蚀的性能、碳化与抗冻性研究,指出粉煤灰混凝土的渗透性比普通混凝土大,但其在水中养护时间较长时,渗透性会降低,但粉煤灰混凝土的氯离子扩散系数比普通混凝土低,因此,用于海洋工程是大有希望的．利用深圳和东莞地区的粉煤灰作为掺合料制备混凝土以达到抗海水侵蚀的效果急待深入研究．     

海洋环境混凝土中氯离子浓度预测的多系数扩散方程

综合考虑了影响氯离子扩散系数的时间效应、混凝土的氯离子结合能力、温度、劣化效应、应力与开裂状态、环境条件等因素,对基于Fick第二定律的扩散方程进行修正,得到了预测混凝土中氯离子浓度分布的多系数扩散方程,给出了解析解.通过浸泡试验和暴露试验对预测模型进行验证,发现预测值与实测值吻合较好,证明了预测方程的有效性.     

Chloride diffusivity in flexural cracked Portland cement concrete and fly ash concrete beams

In order to examine the effect of load-induced transverse cracks on the chloride penetration in flexural concrete beams, two different concretes, Portland cement concrete（PCC） and fly ash concrete（FAC）, were tested with various crack widths. Total 14 reinforced concrete（RC） beams, ten of which were self-anchored in a three-point bending mode, were immersed into a 5% NaCl solution with the condition of dry-wet cycles. Then, the free chloride ion contents were determined by rapid chloride testing（RCT） method. Based on the proposed analytical models of chloride penetration in sound and cracked concrete subjected to dry-wet cycles, the apparent chloride diffusion coefficient and chloride diffusivity of concrete were discussed. It can be found that the performance of chloride diffusivity in both concretes will be improved with the increase of crack width, and that the influence of convection action will also be augmented. Based on the two samples obtained in sound concrete after 15 and 30 cycles, the time-exponent, m, for chloride diffusion coefficient was determined to be 0.58, 0.42, 0.62 and 0.77 for PCC1, PCC2, FAC1 and FAC2 specimens, respectively. Finally, two influencing factors of fly ash content and crack width on chloride diffusivity were obtained by regression analysis of test data, and it can be seen that factors kf and kw can be expressed with quadratic polynomial functions of fly ash content, f, and crack width, w, respectively.     

引气粉煤灰混凝土的氯离子扩散模型

基于寒冷盐碱地区的工程环境与混凝土的配制特点,以Fick第二定律修正模型为原型,通过试验数据分析和查阅文献取值建立了引气粉煤灰混凝土的氯离子扩散模型,经游程检验法检验,其相关关系显著.扩散模型体现了混凝土的氯离子结合能力、氯离子扩散系数的时间依赖性、混凝土本体结构劣化、以及水灰比、含气量和粉煤灰掺量三个参数对氯离子扩散的影响,扩展了氯离子扩散实际影响因素的范围,增强了适用性,并能显著表征引气粉煤灰混凝土的氯离子扩散性质.     

粉煤灰混凝土孔隙结构对气体扩散能力的影响

通过压汞试验研究了粉煤灰掺量对混凝土孔径分布的影响规律,从气体在混凝土中的扩散机理出发,并结合压汞试验结果研究了粉煤灰掺量对气体O。及CO。在粉煤灰混凝土中扩散能力的影响．结果表明：粉煤灰等量取代水泥达45％时,混凝土总孔隙率、有害孔及多害孔（孔径〉50nm）的分孔隙率、最可几孔径及平均孔径均明显增大;0^2及Co^2气体在普通混凝土及粉煤灰混凝土中扩散时,在大多数孔隙（80％以上）中扩散属于过渡区扩散;在同等条件下气体CO。在粉煤灰混凝土中的扩散能力较气体O^2差;由于粉煤灰掺量对过渡区扩散孔分孔隙率占总孔隙率比值影响不大,导致粉煤灰掺量即使达到45％时对气体的有效扩散系数增大幅度不足】0％．     

粉煤灰与粉煤灰混凝土性能

通过实验和理论分析,研究了粉煤灰活化措施、基本效应以及粉煤灰混凝土的工作性、力学特性和耐久性,为粉煤灰混凝土的应用和研究提供参考．研究认为机械活化措施中细磨加工优于分选加工,细磨加工能提高粉煤灰的活性和利用率;强碱激发剂的掺量要适量,引入硫酸盐复合激发剂是必要的,也是有效的,水泥是粉煤灰最有效、最经济的活性激发剂;粉煤灰的作用机理主要有取代效应、火山灰效应、形态效应和微集料效应等;粉煤灰使混凝土的工作性得到改善,早期强度低,后期强度增长快,抗拉强度明显提高,抗裂性、抗渗性、抗冻性、耐蚀性、抗碳化性和对钢筋的保护能力提高,水化热降低,能消除或减轻碱骨料反应的危害。     

人工气候环境下粉煤灰混凝土微环境温度响应预计

从混凝土传热过程的基本理论出发,结合人工气候环境下粉煤灰混凝土导热系数的试验结果,研究了粉煤灰混凝土微环境温度响应规律及响应预计模型.结果表明:粉煤灰混凝土导热系数随着粉煤灰掺量的增大而逐渐降低,但随着微环境相对湿度的增大而逐渐增大,且影响规律基本服从线性关系;粉煤灰掺量的提高使混凝土内外环境温度响应速率减慢(微环境相对湿度一定);粉煤灰混凝土内微环境相对湿度(孔隙水饱和度)的增大,使粉煤灰混凝土内外环境温度响应速率加快;混凝土微环境温度与外界环境温度响应实质为传热学上的非稳态传热问题,且理论分析与试验结果吻合较好.     

浅议粉煤灰对混凝土性能的改善

从粉煤灰的性质、粉煤灰在混凝土中的掺量、粉煤灰的细度和混凝土中粉煤灰的掺加方式四个方面阐述了粉煤灰掺入到混凝土当中对混凝土性能的影响,为充分利用粉煤灰创造了条件。     

饱和粉煤灰混凝土早期强度与含水率关系的试验研究

室温饱和养护条件下,对粉煤灰掺量为50％、70％两组混凝土试件,养护时间分别为3、7、14 d的早期强度(主要是立方体轴心抗压强度和无损检测回弹值)与含水率进行试验研究.对所得试验数据进行分析,研究了饱和大掺量粉煤灰混凝土早期强度与含水率的关系.研究发现,随养护时间推移,饱和大掺量粉煤灰混凝土早期强度随含水率的减少而增大.     

Chloride ion penetration into concrete under hydraulic pressure

The lining concrete of subsea tunnel services under combined hydraulic pressure, mechanical and environmental loads. The chloride ion and water penetrations into concrete under hydraulic pressure were investigated. The experimental results indicate that the water penetration depth, chloride ion transportation depth, and the concentration of chloride ion ingression into concrete increase with raised hydraulic pressure and hold press period. But the chloride ion transportation velocity is only 53% of that of water when concrete specimens are under hydraulic pressure. The chloride transportation coefficient of concrete decreases with hold press period as power function. And that would increase 500%-600% in chloride transportation coefficient when the hydraulic pressure increases from 0 to 1.2 MPa. The hydraulic pressure also decreases the bound chloride ion of concrete to about zero. Besides, the low water-cementitions materials and suitable content of mineral admixture （including fly ash and slag） improve the resistance capacity of chloride penetration, and binding capacity of concrete under hydraulic pressure.     

石嘴山电厂粉煤灰在混凝土中的应用研究

采用赛马普通硅酸盐水泥和石嘴山电厂细磨粉煤灰,激发剂,开展了高掺量粉煤灰混凝土的试验研究。分析了粉煤灰混凝土的强度机理.结果表明:粉煤灰掺量为50％时,粉煤灰混凝土的工作性和强度均能满足C20～C30混凝土的要求;粉煤灰掺量≤40％时,粉煤灰混凝土强度明显地优于纯水泥的混凝土.     

粉煤灰混凝土抗压性能试验与分析

为了得到不同掺量、不同侵蚀环境下粉煤灰混凝土的抗压性能,研究干湿循环和全浸泡侵蚀环境下,粉煤灰掺量分别为0、10%、20%、30%的粉煤灰混凝土的抗压强度.结果表明:全浸泡和干湿循环环境对比,粉煤灰混凝土抗压强度相差不大;随着粉煤灰掺量的增加,其抗压强度呈下降趋势;全浸泡和干湿循环环境下的粉煤灰掺量均不宜过大,且粉煤灰掺量在10%较为适宜.