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。     

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.     

离岸混凝土氯离子扩散系数的人工神经网络模型

为研究人工神经网络在离岸混凝土氯离子渗透中的应用,从已有文献中选用653组数据,建立网络结构为13-27-1的模型进行训练、预测。研究结果表明:人工神经网络能有效预测离岸混凝土中的氯离子扩散系数;水灰比,水泥、减水剂、外加剂(粉煤灰、矿渣、硅灰)、骨料的含量以及混凝土的抗压强度、养护机制、试验方法、暴露时间和暴露环境均会对氯离子扩散系数产生影响。     

混凝土中氯离子时变扩散的边界元分析

氯离子在混凝土中的扩散是一个时变过程。考虑氯离子扩散系数的时间依赖性,将时变扩散系数引入混凝土的氯离子扩散模型中,通过变量代换,给出了时变扩散条件下氯离子扩散方程的基本解,并基于误差函数建立了氯离子扩散场补偿长度理论,分析了散场补偿长度系数的取值,在此基础上建立了时变扩散系数下混凝土中氯离子扩散分析的边界元法。通过算例分析验证了氯离子扩散场补偿长度理论对于氯离子扩散分析的数值方法的合理性,证明了该法具有较高的计算精度和计算效率。     

混凝土氯离子综合机制扩散模型及敏感性研究

为了更深入了解氯离子侵蚀造成钢筋混凝土结构使用寿命缩短的原因,研究了各种因素对氯离子扩散的影响,基于Fick第二定律,推导出考虑综合影响机制的氯离子扩散理论迁移模型,确定了温度、时间以及结构劣化效应和混凝土结合作用与氯离子扩散系数的关系,并对各影响机制的内在相关性和重要性进行了敏感性分析,同时对迁移模型进行了实验和工程验证．     

混凝土中氯离子扩散数值研究

针对混凝土氯离子扩散系数以及表面氯离子浓度受时间效应的影响,采用COMSLOL有限元软件对氯离子扩散过程进行数值模拟,将预测结果与实测试验结果相比较,验证该方法是一种有效的氯离子扩散分析方法.考虑实际环境中氯离子扩散受时间因素及不同氯侵蚀环境因素影响,分别对不同水灰比及不同龄期下的混凝土氯离子扩散进行模拟,为分析近海和除冰盐环境下结构混凝土中氯离子浓度分布提出了一种新的预测方法.     

开裂混凝土中氯离子等效扩散系数计算方法

氯离子侵蚀对钢筋混凝土结构有严重的劣化作用,混凝土中的裂缝为氯离子的快速扩散提供了通道,进而加快了结构力学性能的失效速度。现有研究多集中于单一裂缝特征因素对氯离子扩散系数的影响,根据试验结果给出的拟合公式具有局限性。结合机器视觉技术提取和量化多个裂缝特征因素,构建考虑裂缝密度、裂缝内界面粗糙度和裂缝取向度叠加影响的代表性单元体积（REV）模型,并计算其等效扩散系数,将已有研究的试验结果与基于REV模型的计算结果进行对比。结果表明：不同盐冻条件下的平均相对误差为1.6%,完成28次盐冻后不同初始裂缝条件下的平均相对误差为2.9%,计算结果与试验结果较为吻合,表明提出的开裂混凝土中氯离子等效扩散系数具有较好的可靠性。     

开裂混凝土氯离子扩散性能研究

为探索裂缝对开裂混凝土氯离子扩散性能的影响,采用无损裂缝制备方法预制相应裂缝宽度的混凝土试块,并进行70d自然浸泡试验后对混凝土内部氯离子浓度进行测定。试验结果表明:裂缝使氯离子在混凝土中加速扩散,且氯离子在裂缝周围区域影响范围约为30～80mm;氯离子浓度在20mm深度后增长显著并在35mm后趋于稳定;裂缝宽度对带裂缝混凝土氯离子扩散系数影响显著,可由裂缝宽度的三次函数描述带裂缝混凝土内氯离子传输规律。     

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.     

预应力混凝土氯盐侵蚀模型及耐久性分析

针对氯盐环境下氯离子侵蚀预应力混凝土结构这一耐久性问题,介绍了国内外有关混凝土氯盐侵蚀模型的研究成果,分析评价了几种典型的扩散方程,并改进了预应力混凝土氯离子侵蚀模型.以氯离子扩散速度、表面氯离子浓度以及保护层厚度为分析变量建立了耐久性可靠度分析模型.应采取综合措施提高预应力混凝土耐久性.     

暴露时间和扩散深度对混凝土氯离子结合能力的影响

进行了现场海洋大气盐雾环境中混凝土的暴露试验,分别测定了混凝土试件不同深度的总氯离子浓度和自由氯离子浓度,深入研究了混凝土在海洋大气盐雾环境下氯离子扩散过程中的自由氯离子浓度和结合氯离子浓度的经时变化特征.同时考察了各个暴露时间和扩散深度时的氯离子结合能力,运用回归分析探讨了暴露时间和扩散深度对混凝土氯离子结合能力影响的规律性.结果表明,氯离子结合能力与暴露时间符合幂函数关系,与扩散深度满足三次多项式函数关系.数值拟合计算值与实测值吻合,证明了拟合函数的有效性.     

海洋和除冰盐条件下混凝土结构的Cl-扩散行为及耐久性设计

研究了海洋和除冰盐条件下暴露7～18a的混凝土结构Cl-浓度分布规律,探讨了混凝土结构的耐久性设计.结果表明,在严酷环境条件下混凝土结构的Cl-扩散行为符合修正的Fick第二扩散定律,混凝土的最大水胶比和最小保护层厚度是保证结构工程使用寿命的重要耐久性设计参数.     

凝石混凝土的抗氯离子渗透性能分析

目的研究水泥混凝土与凝石混凝土的抗氯离子渗透性能,为凝石混凝土的广泛应用提供实验依据．方法根据基于离子扩散和电迁移提出的NEL方法测试水泥混凝土与凝石混凝土试件的氯离子扩散系数,从孔结构、界面过渡区域以及氯离子的固化程度等几个方面分析水泥混凝土与凝石混凝土的渗透性能．结果凝石混凝土具有较小的过渡孔隙率、微观界面过渡区域具有较高的硬度,并且与氯离子的结合能力很强,使得凝石混凝土对氯离子具有很好的固化作用．结论凝石混凝土相比于水泥混凝土具有更好地抗氯离子渗透性,可以提高混凝土的耐久性．     

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...     

混凝土中氯离子扩散场的补偿长度

混凝土中氯离子扩散过程可以由Fick第二定律描述,利用数值方法分析该扩散过程的关键是恰当选取混凝土中氯离子扩散场计算长度,并据此建立正确的数值分析模型.本文利用误差函数的性质研究建立了混凝土中氯离子扩散场的补偿长度的计算表达式,研究了混凝土中氯离子扩散场的补偿系数取值及补偿原则,并通过算例证明了补偿长度理论对数值模型的重要性和补偿长度系数取值的合理性.     

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.     

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。