水泥基材料中氯離子傳輸試驗方法的基礎(chǔ)研究.pdf

1、氯離子滲入并引起的鋼筋銹蝕是氯鹽環(huán)境下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)最主要的耐久性問題，每年由此造成了巨大的經(jīng)濟損失。因而，該問題成為混凝土及其結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的研究熱點之一，研究內(nèi)容主要包括耐久性設(shè)計、壽命預(yù)測和降低混凝土氯離子滲透性的技術(shù)措施等，這幾方面均涉及到混凝土氯離子滲透性的試驗方法。 在過去的幾十年里，提出了許多測量混凝土氯離子擴散系數(shù)的試驗方法。試驗方法主要有自然擴散和電加速遷移試驗方法，根據(jù)混凝土內(nèi)部氯離子濃度是否隨時間變化，又分為

2、穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)試驗方法。不同的試驗方法，其理論基礎(chǔ)和試驗條件不同，試驗結(jié)果也不同；自然擴散試驗方法比較符合實際情況，但試驗耗時太長且操作繁瑣。為在較短試驗時間內(nèi)得出能準確反映混凝土抗氯離子滲透性的試驗結(jié)果，有必要對混凝土氯離子遷移試驗進行系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究，以得到科學(xué)、實用的試驗方法與用于預(yù)測模型的輸入?yún)?shù)。 本文對非穩(wěn)態(tài)自然擴散的NT build443，穩(wěn)態(tài)電遷移的NT build355和上游流量法和非穩(wěn)態(tài)電遷移的NT build4

3、92、臨界時間法、等量時間法(ACl)、擬和法(AC2)和截距時間法(AC3)，以及它們之間的相關(guān)性進行了大量的試驗研究與分析。 穩(wěn)態(tài)電遷移試驗的對比研究表明：NT build355得到的混凝土氯離子電遷移系數(shù)比上游流量法得到的結(jié)果低，分析認為其原因是上游流量法的計算公式?jīng)]有考慮吸附氯離子的影響，因而，導(dǎo)致試驗結(jié)果偏大；NT build355的精確度比上游流量法要高。因此，NT build355法是更實用的穩(wěn)態(tài)試驗方法，其結(jié)果更

4、適用于預(yù)測氯離子在混凝土中的傳輸。 非穩(wěn)態(tài)試驗方法的對比研究表明：AC1和NT build492兩種方法得到的電遷移系數(shù)Dnssm與NT build443得到的自然擴散系數(shù)Dnssd具有良好的線性相關(guān)性：Dnssm=λDnssd，其線性相關(guān)系數(shù)λ與混凝土的水膠比和所含礦物摻合料種類有關(guān)；AC2法得到的電遷移系數(shù)與NTbuild443得到的自然擴散系數(shù)無相關(guān)性；AC3法得到的電遷移系數(shù)略高于NT build443得到的自然擴散系數(shù)

5、；臨界時間法得到的電遷移系數(shù)比NT build443得到的自然擴散系數(shù)低。不同試驗溶液的濃度與溫度下的非穩(wěn)態(tài)試驗結(jié)果表明：當試驗溶液的氯離子濃度高于1mol/l時，濃度對電遷移系數(shù)Dnssd和自然擴散系數(shù)Dnssm的影響都不大；試驗溶液的溫度對自然擴散系數(shù)Dnssd和電遷移系數(shù)Dnssm影響不同，擴散系數(shù)活化能具有水膠比依賴性，而電遷移系數(shù)活化能似乎趨于20kJ/mol?；诶碚摶A(chǔ)、試驗方法的適應(yīng)性和試驗結(jié)果的精確度，認為在已有的非穩(wěn)

6、態(tài)電遷移試驗方法中，NT build492法最適合于實際應(yīng)用。 試驗結(jié)果表明從電遷移試驗和擴散試驗得到的氯離子等溫吸附曲線與經(jīng)典的平衡法得到的結(jié)果相似。本文解釋了試驗過程中出現(xiàn)的水泥基材料孔溶液中氯離子濃度的濃縮現(xiàn)象，認為其實質(zhì)是水泥基材料孔壁表面雙電層作用的結(jié)果。 一般在混凝土的氯離子擴散預(yù)測模型中，認為氯離子擴散系數(shù)沿擴散方向是恒定的，分析認為氯離子擴散系數(shù)是隨擴散深度而變化的，因為氯離子擴散過程中混凝土不同深度處的

7、氯離子濃度不同，因而不同深度處的氯離子擴散系數(shù)也不一樣，一方面由于電化學(xué)的原因使擴散系數(shù)具有濃度依賴性；另一方面壓汞試驗結(jié)果顯示氯離子吸附對孔結(jié)構(gòu)的影響很大，混凝土不同深度處的氯離子吸附不一樣，孔結(jié)構(gòu)也可能發(fā)生不同的變化，從而影響擴散系數(shù)。據(jù)此，本文提出了一個分段函數(shù)來描述氯離子擴散系數(shù)，并將該系數(shù)和從擴散試驗測得的氯離子等溫吸附曲線代入多粒子擴散模型中，得到的混凝土中的總氯離子和自由氯離子的濃度分布的數(shù)值模擬結(jié)果與試驗結(jié)果非常吻合。所