35%荷载、干湿循环对混凝土氯离子扩散系数的影响

采用盐湖卤水分别进行长期浸泡、干湿循环、浸泡-35%荷载腐蚀试验,定期检测了混凝土不同深度的自由氯离子含量,应用二维氯离子扩散定律和Fick第二定律计算了混凝土氯离子扩散系数和混凝土的寿命,分析了水灰比和试验环境对表面氯离子扩散系数的影响。结果表明,氯离子扩散系数随着水灰比的增大而增大,与长期浸泡相比,干湿循环和施加35%荷载都加速了混凝土表面氯离子扩散系数,干湿循环的效果更明显,在盐湖环境下采用高强混凝土是提高混凝土耐久性的有效方法。     

确定氯离子在水泥基材料中扩散系数的快速试验方法

探讨了利用Ｎｅｒｎｓｔ－Ｅｉｎｓｔｅｉｎ方程来确定氯离子在水泥基材料中的扩散系数的可行性；测定了氯离子在一系列不同水灰比的水泥砂浆和混凝土中的扩散系数，以研究由水灰比引起的材料内部结构变化对氯离子扩散系数的影响。     

潮差环境下混凝土中氯离子扩散时变性试验

以自然海洋潮差区环境条件下暴露时间分别为60,120,240,360,480,600d的混凝土现场试验结果为基础,计算了5种水灰比混凝土的氯离子扩散系数;以60,120,240,360,480d的氯离子扩散系数测量结果,推导了潮差环境下混凝土中氯离子扩散系数的时变模型,并以该时变模型计算了暴露600d后混凝土中氯离子扩散系数及自由氯离子含量,验证了该时变模型的适用性.结果表明:水灰比越大,混凝土中氯离子扩散系数在前期衰减的经验系数m越小,即对降低混凝土氯离子长期扩散性能的效果越差,因此减小水灰比能有效降低混凝土的长期氯离子扩散性能;暴露600d后混凝土中氯离子扩散系数降低幅度已经很小,基本趋于稳定;得到的混凝土氯离子扩散系数时变模型能较好地反映潮差环境下混凝土中氯离子侵蚀过程.     

混凝土电通量和氯离子扩散系数的若干问题研究

采用ASTM C1202及氯离子扩散系数快速测定法(RCM法)研究了不同因素对混凝土电通量和氯离子扩散系数的影响规律,探讨了二者之间的相关性.结果表明,当水灰比、单位立方米水泥用量以及矿渣粉掺量变化时,混凝土的电通量和氯离子扩散系数之间具有较好的相关性;当含气量和粉煤灰掺量变化时,二者之间的相关性较差.     

引气粉煤灰混凝土的氯离子扩散系数与导电量的相关性

基于盐碱寒冷地区混凝土的配制特点,采用正交试验研究了水灰比、含气量和粉煤灰掺量3个参数对引气粉煤灰混凝土的导电量和氯离子扩散系数的影响,回归分析了氯离子扩散系数与导电量的相关性。结果表明:水灰比、含气量和粉煤灰掺量这3个参数对导电量和氯离子扩散系数影响的主次和趋势不同;氯离子扩散系数法评定氯离子渗透性的指标要求高于导电量法评定的指标要求;引气粉煤灰混凝土的氯离子扩散系数与导电量之间无显著的相关关系。     

干湿-温度双循环作用下氯离子在混凝土中的传输性能研究

采用自然扩散法研究了混凝土在海洋环境中的氯离子扩散行为,探讨了水灰比、温度、干湿循环和温度循环对混凝土氯离子扩散性能的影响。试验模拟了干湿循环和昼夜温差循环作用对不同水灰比混凝土中氯离子传输的影响。结果表明,浪溅区混凝土要比水下区混凝土中氯离子扩散得更快,且温度循环对氯离子扩散有一定的影响,在实际工程中不能忽视昼夜温度循环对氯离子扩散系数的影响。     

早龄期混凝土氯离子扩散试验研究

通过试验研究了养护时间、骨料级配、水灰比、骨料体积含量和最大骨料直径对早龄期混凝土氯离子扩散系数的影响。结果表明,早龄期混凝土氯离子扩散系数随着养护龄期的增大而减小,但随着水灰比的增大而增大;早龄期混凝土氯离子扩散系数随着骨料体积含量和最大骨料粒径的增大而减小;也发现骨料级配对早龄期混凝土氯离子扩散系数有一定的影响。     

双轴受压下再生混凝土氯离子扩散规律

为了研究复杂应力状态下再生混凝土的氯离子传输特性,首先通过破碎不同水灰比的母体混凝土得到不同性能的再生粗骨料,并对天然混凝土和不同性能再生混凝土进行双轴受压试验。然后利用电场加速氯离子扩散和双轴受压装置测试了不同类型再生骨料混凝土和天然骨料混凝土在不同应力水平和不同应力比下的氯离子扩散系数,并利用压汞仪测试了混凝土内部的微观孔隙结构。最后建立了考虑双轴应力水平、再生骨料吸水率和粗骨料体积分数的再生混凝土氯离子扩散系数理论模型,并进行了试验验证。结果表明:来自不同母体混凝土的再生骨料中的附着老砂浆具有不同的孔隙结构,再生混凝土中老砂浆的孔隙率随着母体混凝土水灰比的增加而变大,进而影响再生混凝土的氯离子扩散性; 应力比相同时,随着双轴受压应力水平的增加,再生混凝土氯离子扩散系数普遍呈现先下降再上升的趋势,在应力水平约为0.5时再生混凝土氯离子扩散系数出现最小值; 在双轴受压荷载作用下,母体混凝土水灰比分别为0.4,0.5,0.6的再生混凝土氯离子扩散系数最多分别下降到无荷载时的0.76%,0.78%,0.78%。     

碳化作用对混凝土抗氯离子渗透性能的影响

采用混凝土快速碳化试验,获得不同碳化龄期和碳化深度的混凝土试件,结合RCM法测定其氯离子扩散系数,研究了碳化作用对氯离子扩散系数的影响。试验结果表明：混凝土碳化对氯离子渗透有一定的影响,当碳化深度小的混凝上试件氯离子扩散系数会有很大程度的下降;碳化深度大的甚至完全碳化的混凝土试件的氯离子扩散系数不仅没有下降,反而略有升高。混凝土在碳化早期,由于碳化产物填充了混凝土孔隙,阻止了氯离子扩散;而随着混凝土碳化深度增加,混凝土对氯离子的化学结合能力以及物理吸附能力都下降了,自由氯离子反而增多。     

水灰比和扩散时间对全浸泡混凝土扩散的影响

为了研究水灰比、全浸泡时间、自由扩散时间对氯离子在混凝土内传输的影响。设计五组不同水灰比的普通混凝土构件,对其进行氯盐浸泡试验,浸泡1、2、4、8周和在浸泡周期基础上全密封再进行自由扩散分别6个月以及12个月后用混凝土打磨机磨粉,采用硝酸银化学滴定法检测构件中的自由氯离子含量,最后利用菲克第二定律拟合表观氯离子扩散系数。试验结果表明:随着扩散时间的延长,自由氯离子含量和扩散系数逐渐降低,全浸泡阶段扩散时间对其影响显著。然而,随着水灰比的增大,自由氯离子含量和扩散系数增大。     

水泥石氯离子扩散系数预测的有限元方法

提出了水泥石氯离子扩散系数预测的二维数值方法。首先，根据混凝土的试验结果给出了水泥石有效孔隙率与总孔隙率关系的经验公式。然后将水泥石看成是一种由固体相和孔隙所组成的两相复合材料，建立了圆形单元细胞。采用推进前沿法尽可能准确地剖分单元细胞，然后应用有限元法获得水泥石氯离子扩散系数的数值解。最后，将数值结果与文献中试验数据进行比较，初步验证了二维数值方法预测氯离子扩散系数的有效性。     

Influence of diffusion coefficient on chloride ion penetration of concrete structure

This paper proposes a modified diffusion coefficient that considers the effect of chloride binding and evaporable water on the diffusion coefficient. A finite element method (FEM) program based on the modified diffusion coefficient estimates chloride concentration according to concrete depth, and external and internal conditions. The predicted chloride concentrations were compared with experimental values.The modified diffusion coefficient, which is a function of chloride binding, evaporable water content and diffusion coefficient, varies greatly according to the water–cement ratio. Also, C₃A content, which has an influence on the chloride binding content, changes the modified diffusion coefficient. The FEM program using the modified diffusion coefficient estimates experimental chloride concentrations within a good accuracy. The numerical analysis of the internal and external conditions shows that the most effective way to reduce chloride ion penetration is to decrease water–cement ratio.     

水泥水化过程的电化学研究（Ⅰ）——氯离子在硬化水泥浆体中的毛细扩散

通过低频下的交流阻抗测量,提供了有效地测量氯离子扩散系数的方法。对毛细扩散的特征进行了探讨,提出根据平行毛细管模型由扩散系数求取等效毛细管半径并据此来描述微结构的方法。根据水泥浆体氯离子扩散系数随是变化可经了解水泥水化过程微结构的变化。     

混凝土材料的细观结构数值模拟与性能分析

在细观上将混凝土看作是由粗骨料、水泥砂浆和界面三相介质组成的复合材料,根据体视学原理并应用蒙特卡洛方法模拟出混凝土的二维圆形骨料分布;应用理论公式计算出界面厚度,并将界面看作是包围在骨料外面的一层圆环,在细观上模拟生成混凝土的三相组成;基于骨料随机模型,应用有限单元法提出了混凝土稳态氯离子扩散系数的计算方法并与试验结果进行了对比。结果表明,该模型用于计算混凝土稳定氯离子扩散系数是有效的。     

Multi-scale prediction of the effective chloride diffusion coefficient of concrete

The N-layered spherical inclusion theory is applied to develop a multi-scale model to predict the effective diffusion coefficient of chloride ion in concrete. The model treats concrete as four-phase composite materials consisting of matrix phase, aggregate phase, ITZ (interfacial transition zone) and their homogenization phase. With hardened cement pastes characterized by three parameters such as the porosity, tortuosity and constrictivity, the effect of the cement paste microstructures and ITZ on the chloride diffusivity in concrete is taken into account and the porosity distribution function and effective chloride diffusion coefficients of the ITZ are given in the model based on the cement particle distribution characteristics of the ITZ in concrete. To validate the proposed model, the diffusion coefficient of chloride ion by the steady-state migration test is measured on a series of mortar and concrete specimens and good agreement between the model and experiment is obtained. In addition, the model predicts that the chloride diffusivity of concrete composite materials depends on the chloride diffusion coefficient of the matrix and ITZ, volume fraction of the aggregate and ITZ, with the volume fraction of the ITZ influenced by aggregate size distribution, the volume fraction of aggregate and thickness of the ITZ.     

混凝土Cl-扩散系数预测的有限元方法

提出了预测混凝土Cl^-扩散系数的有限元方法．将混凝土看成是一种由骨料、界面和水泥浆基体所组成的三相复合材料，通过比较两种典型的单元细胞模型，说明了圆形单元细胞模型在混凝土模拟方面的优越性．由于界面厚度远小于骨料尺寸，采用推进前沿法尽可能准确地剖分单元细胞，应用有限元方法获得了混凝土Cl^-扩散系数的数值解．将数值结果与实验数据进行比较，验证了该方法的有效性．基于数值结果，定量评价了最大骨料粒径、界面Cl^-扩散系数、界面厚度和骨料级配对混凝土Cl^-扩散系数的影响．     

硫铝酸盐水泥混凝土抗氯离子侵蚀机理分析

采用欧洲BUILD492《非稳态氯离子迁移试验法》测定普通硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥混凝土的氯离子非稳态扩散系数,应用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜分析(SEM)以及孔结构分析分别对这种水泥水化产物和水泥石内部结构进行研究,并对其抗氯离子侵蚀性能及其抵抗机理进行了研究分析.结果表明:硫铝酸盐水泥是提高混凝土抗氯盐侵蚀...     

含多种因素的氯离子侵入混凝土的有限差分计算模型

针对氯离子侵入混凝土的主要途径和来源 ,阐明氯离子侵入混凝土的机理 ,分析氯离子侵入混凝土的现有计算模型的类型及其局限性 ,综合考虑水泥品种、温度、湿度和时间等因素对氯离子扩散系数的影响 ,建立了基于有限差分法的氯离子侵入混凝土的计算模型。该模型较好地反映了实际情况 ,具有一定的理论和应用价值。     

氯离子对钢筋混凝土结构的侵蚀分析

氯离子侵蚀引起钢筋锈蚀破坏十分突出,是造成钢筋混凝土结构过早破坏的主要原因之一.分析氯离子进入混凝土中的途径、存在形式和氯离子在混凝土中的扩散模式,考虑温度变化、时间变化、湿度变化以及混凝土内部缺陷特征不同对扩散系数的影响,基于Fick第二扩散定律建立了氯离子在混凝土中的扩散模型,并分析了氯离子表面浓度、氯离子临界浓度和有效氯离子扩散系数的影响因素和确定方法,由此建立的模型可供寿命预测参考使用.