海洋潮汐区混凝土中氯离子传输过程的试验室模拟方法

Cl-侵蚀是造成混凝土内钢筋锈蚀的主要原因,研究混凝土中氯离子侵蚀过程的试验室模拟方法是进行氯离子侵蚀过程研究的重要条件。本文通过实际海洋工程潮汐区和水下浸泡区氯离子传输过程的对比试验,揭示了干湿循环条件下氯离子在混凝土中的传输速率远大于饱水混凝土内外浓差引起的氯离子扩散速率,从而证明传统的浸泡试验方法无法用来预测干湿循环条件下氯离子传输速率,并在此基础上提出了实际海洋工程潮汐区氯离子传输过程的模拟试验方法,试验证明氯盐溶液喷淋—风干循环加速试验的氯离子传输机理和实际海洋环境潮汐区相同,是模拟海洋潮汐区的氯离子传输过程非常有效的方法。     

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,30 d海洋暴露后混凝土裂缝面氯离子渗透深度近50     

玄武岩纤维混凝土梁中氯离子浓度分布规律研究

通过设计人工气候环境下的混凝土梁腐蚀试验,测定腐蚀梁中不同部位处的混凝土氯离子浓度值,分析梁中掺加玄武岩纤维对氯离子浓度分布的影响,比较在弯曲荷载作用下掺加玄武岩纤维梁和无纤维梁中混凝土氯离子浓度分布。结论表明：在混凝土中掺加玄武岩纤维后,氯离子的浓度分布是有规律的。和无纤维梁一样,也存在对流区和扩散区,但在混凝土中掺加玄武岩纤维后能阻碍氯离子的侵入,并且梁的上部纯弯段作用最明显。     

滨海环境安全壳混凝土氯离子侵蚀规律研究

通过综合盐雾箱模拟滨海地区大气环境,采用安全壳同等级同配合比混凝土试件,经不同侵蚀时间,研究了盐雾环境下氯离子在安全壳混凝土中的扩散规律,并对Fick's第二扩散定律进行了修正。用修正模型进行数值分析,结果显示要让安全壳安全运行40年,则钢筋保护层厚度至少为51 mm;而想延寿至60年,则钢筋保护层厚度需要增加到56 mm。     

混凝土中氯离子迁移的影响因素研究

从混凝土暴露时间、胶凝材料吸附作用、环境温度、应力和裂缝状态等方面考察了它们对混凝土中氯离子迁移的影响、结果表明，混凝土的氯离子表观扩散系数随暴露时间的推移而衰减，且掺有掺合料的混凝土其衰减程度要大于纯水泥混凝土；矿物掺合料对氯离子的吸附结合能力要比水泥强，胶凝材料对氯离子的吸附结合能力与环境中的氯离子浓度有关；环境温度越高，混凝土中氯离子的迁移速率越大．混凝土所处的应力状态将在多方面影响氯离子在混凝土中的迁移，混凝土中裂缝的存在将促进氯离子在混凝土中的迁移．     

水分与氯离子在再生混凝土中的迁移规律

采用毛细吸盐方法对水分及氯离子在再生混凝土中的迁移展开了研究。研究了不同取代率、不同氯盐浓度下再生混凝土的水分和氯离子的侵入规律,分析了毛细吸盐条件下水分和氯离子传输关系。结果表明,氯离子与水分的传输在再生混凝土中也呈现非同步性;再生粗骨料取代率大的试件中的水侵入深度约为氯离子侵入深度的3倍;在毛细吸附初期,二者渗透呈现近似线性相关关系。     

混凝土在不同温度卤水环境中氯离子渗透规律的研究

西宁火车站综合改造工程地下工程环境极其恶劣,其地下水环境与青海察尔汗盐湖等卤水相当。根据工程要求,针对西宁火车站地下工程中的钢筋混凝土结构试样,分别测定了在28d标准养护后和在常温卤水和加温卤水中浸泡28、180、360 d后不同深度的自由氯离子浓度和总氯离子浓度。根据氯离子在混凝土中的渗透机理和本次试验数据,研究了混凝土中氯离子在不同温度卤水环境中的渗透规律。结果表明,混凝土内部氯离子含量总体上呈随深度增加而减小;加温卤水环境中的混凝土内部氯离子含量比常温卤水环境中的高。但因渗透机理和混凝土密实程度影响,有个别不稳定现象。     

聚丙烯纤维混凝土氯离子扩散性研究

以不同纤维掺量的聚丙烯纤维混凝土为研究对象,采用自然浸泡方法,研究氯离子在聚丙烯纤维混凝土中的迁移性能。结果表明,试件的氯离子含量随纤维掺量的增加而增多,扩散规律符合Fick第二定律。氯离子的扩散系数随着时间衰减且下降逐渐变缓;随着渗透深度的增加,结合氯离子逐渐减少;纤维的掺入改变混凝土内部的孔结构和孔隙率,随着纤维掺量的增加,氯离子在试件内部的含量加大。     

氯离子在水泥砂浆毛细孔中迁移规律的试验研究

采用在3.5%氯化钠溶液(质量分数)中半浸泡的试验方法,研究了氯离子通过毛细作用进入水泥砂浆后,氯离子与碱含量沿试件竖向的变化规律。结果表明,氯离子在砂浆竖向断面上类似地呈开口向上的抛物线型分布。氯离子与碱含量随试件高度的增加而减小,且表层砂浆中的氯离子含量明显高于内部,水泥混凝土材料内外相对湿度的差异是造成盐溶液的侵入呈类似抛物线型分布的主要原因。     

混凝土电化学除氯过程钢筋周围氯离子迁移规律试验研究

随着服役年限增长,氯盐环境中钢筋混凝土结构的耐久性劣化问题越来越突出。电化学除氯技术是钢筋混凝土耐久性修复重要方法,可有效排除保护层中氯离子,然而电化学除氯过程混凝土内部氯离子迁出规律有待研究。重点研究了电化学除氯过程中钢筋周围氯离子迁出的空间规律。结果表明,电化学除氯结束后,钢筋周围氯离子浓度降低显著,保护层内随着距离钢筋径向距离的增加,残余氯离子浓度增大,表现出明显的非均匀分布。研究成果可为进一步完善钢筋混凝土电化学除氯后的耐久性评估和寿命预测提供依据。     

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5a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。     

混凝土海洋平台氯离子侵蚀试验研究

氯离子向混凝土内部侵蚀是混凝土海洋平台结构耐久性降低的一个主要原因。而高性能混凝土特点是低水胶比及添加活性矿物集料。从而达到改善耐久性能的目的。本文对不同水胶比及掺加粉煤灰、硅灰的高性能混凝土的氯离子扩散系数进行了试验研究，分析了水胶比及粉煤灰和硅灰等活性集料对海洋混凝土结构抵抗氯离子侵蚀的耐久性能的影响，为混凝土海洋平台结构的耐久性设计与评估提供参考。     

在混凝土中氯离子迁移和湿度迁移的耦合效应试验研究

通过试验,研究了湿度变化对于氯离子迁移的影响,此外,还通过渗透试验研究了不同氯离子浓度下的湿度迁移规律.结果表明,湿度梯度的存在加速了氯离子在混凝土中的迁移,而氯离子的作用则又加速了湿度的迁移.最后,对试验结果进行了补充的理论分析,表明氯离子和湿度之间存在一耦合效应,二者之间的相互作用将加速氯离子在混凝土中的迁移.     

海洋水下区喷射混凝土中氯离子扩散性能研究

喷射混凝土结构是隧道支护的重要组成部分。位于海洋环境中的隧道工程,势必遭受氯离子的侵蚀。采用室内浸泡的方法模拟海洋水下环境,以喷射混凝土与普通混凝土中氯离子扩散性能差异为核心,主要研究混凝土施工方式对混凝土中氯离子扩散性能的影响。试验结果表明:施工方式对混凝土的抗氯离子渗透性能影响显著。相对于普通混凝土,喷射混凝土毛细吸附区深度略大,氯离子浓度峰值约为普通混凝土的2.51倍,氯离子扩散速率较大。加入钢纤维后,喷射混凝土抗氯离子渗透性能有所提高。运用Fick第二定律对喷射混凝土中氯离子含量进行非线性拟合,具有良好相关性,并初步建立了喷射混凝土与普通混凝土氯离子扩散系数的关系。     

混凝土不同面的氯离子侵蚀规律研究

通过盐雾箱加速劣化,对高性能混凝土和普通混凝土之间抵抗氯离子侵蚀能力的差异进行研究,并探究了包括迎风面、背风面和侧风面的不同混凝土面抗氯离子侵蚀规律的差异。研究结果表明同一表面高性能混凝土抵抗氯离子侵蚀能力优于普通混凝土,而对于同一试块,迎风面的氯离子侵蚀程度高于侧风面和背风面。     

非连续干湿循环对混凝土表层氯离子迁移的影响规律

为探究滨海环境中干湿循环的不规律性对混凝土表层氯离子传输的影响,设计了连续、非连续干湿循环对比试验,研究了不同干湿循环下水灰比和干湿循环制度对混凝土表层氯离子含量分布规律及对流区氯离子含量变化规律的影响.结果表明：当自然风干时间/湿润时间(t_d/t_w)较大时,由于双向对流与扩散的传输现象,使得氯离子含量在对流区存在1个拐点;对流区深度基本随水灰比减小而减小;连续干湿循环下氯离子峰值含量随着t_d/t_w的减小而增大;相较于连续干湿循环而言,非连续干湿循环对表层氯离子含量随深度的变化规律和氯离子峰值含量的影响较大.     

人工气候环境下混凝土梁中氯离子浓度分布规律的研究

在设定的人工气候氯盐腐蚀的环境下,对两种不同水灰比的钢筋混凝土梁进行了腐蚀试验研究,分析了氯盐腐蚀后的钢筋混凝土梁在不同部位氯离子含量随深度的变化趋势。结论表明氯离子浓度和水灰比、受拉区内力大小有关。     

混凝土氯离子提取液中氯离子含量测定方法研究

分析了常用的混凝土氯离子提取液中氯离子含量的测定方法,对普通佛尔哈德化学滴定法进行了改进,并将该方法与普通佛尔哈德化学滴定法和电位法进行对比.研究发现,电位法操作简单、用时较短,可以用于工程中氯离子的快速测定,但由于其精度较低,不适合用于对混凝土氯离子提取液中氯离子含量的精确分析;利用改进佛尔哈德化学滴定法测定标准溶液中氯离子含量在10 mg/ml以下时的误差小于1%,与普通的佛尔哈德化学滴定法相比,改进的佛尔哈德化学滴定法具有更高的测定精度,适用于混凝土氯离子提取液中氯离子含量的精确分析.     

改性聚丙烯纤维混凝土氯离子扩散试验研究

聚丙烯纤维通过提高混凝土的早期抗裂能力增强了混凝土的抗渗性能。将掺入改性聚丙烯纤维的混凝土试件浸泡于3.5%NaCl溶液和青岛海域海水溶液中,测试混凝土不同深度的氯离子浓度,并计算不同腐蚀龄期混凝土的氯离子扩散系数,通过对比分析,研究掺入改性聚丙烯粗纤维或粗细混杂纤维后的混凝土的抗氯离子腐蚀性能。研究结果表明,掺加改性聚丙烯纤维能提高混凝土抗氯离子腐蚀性能,降低氯离子在混凝土中的扩散速率,且掺粗、细混杂纤维的效果要好于单掺纤维。     

基于集中浓度矩阵分析混凝土中氯离子扩散规律

当前经常采用的混凝土中氯离子扩散分析的有限元法在计算混凝土试件暴露于氯盐环境的初期时,试件较深处的氯离子浓度的有限元法计算结果时常会发生振荡或甚至出现浓度负值等不合理的情况。利用数值积分近似计算的梯形公式,研究建立了氯离子扩散有限元方程中的集中浓度矩阵,并以之代替一致浓度矩阵,从而有效避免了有限元法计算结果的不合理性。进而通过和室内快速氯离子扩散试验结果和精确解相比较,表明了本试验方法具有很强的稳定性,且所需计算机的内存少,计算效率高,计算结果的误差随着空间和时间离散网格的加密而逐渐缩小。