普通混凝土氯离子扩散系数随时间演化的试验研究

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1、普通混凝土氯离子扩散系数随时间演化的试验研究-->第一章绪论1.1研究的意义改革开放至今，我国经济快速发展，基础建设投入也越来越多，各类建筑拔地而起，混凝土材料的应用领域越来越广，包括建筑、路桥、机场、大坝等，可以说混凝土结构已经成为我们生产和生活中重要的物质基础之一。然而，许多混凝土结构在自身作用和外部环境的影响下，提前破坏或失效，未能达到设计预定的使用年限，从而暴露了耐久性不足问题，进而造成各项损失，甚至付出巨大的代价。所谓混凝土耐久性[1]，是指混凝土结构受外部环境和材料自身作用下，在设计

2、使用年限内，不需要经过大修处理即可满足预期的安全目标、使用功能和外观要求的能力。混凝土耐久性问题影响因素诸多，有人为与非人为，有可控与不可控。美国著名专家Mehta教授在1991年的第二届国际混凝土耐久性会议上指出，当今世界影响混凝土结构耐久性的主要因素依次是钢筋锈蚀、冻融破坏和外部环境作用[2]。国内外资料表明，海洋、氯盐环境对混凝土耐久性影响重大。澳大利业的Sharp[3]对62座海岸混凝土结构进行调查，发现腐蚀严重。葡萄牙的船坞、码头结构等由于氯离子侵蚀在服役较短时间即发生严重损伤[4]。

3、前苏联工业厂房耐久问题突出，部分混凝土结构厂房建成10年即遭破坏[5]。日本在检查103座混凝土海港码头时发现，使用超过20年的码头，都有较大的顺筋锈裂。阿拉伯海湾区域有大量的现有或在建海工建筑物和构筑物，由于其工作环境通常处于三类或四类环境中，许多结构在投入使用不久后即出现了钢筋锈蚀现象，在使用2~4年后，有些结构的钢筋断面损失率甚至高达1/4[3]。1987年美国国家材料顾问委员会做了一个关于混凝土结构耐久性问题的调查报告，在美国国内和全世界范围内引起广泛的讨论。该报告显示，美国国内现有大约

4、25.3万座混凝土桥梁的桥面板中有很大一部分已经出现了不同程度的损害，有些桥梁使用才不到20年，远远达不到其设计的使用年限[6]。..........1.2研究的目的综上所述，结构在海洋或氯盐环境下的耐久性问题，主要是氯离子的侵蚀作用引起的。深入了解氯离子侵蚀随时间的演变规律，对研究混凝土结构耐久性问题具有重要意义。目前在水灰比和骨料对混凝土性能影响方面的研究已经做了许多，但大多针对混凝土强度[15~17]、骨料-基体粘结强度[18~20]、弹性模量[21~23]、早龄期氯离子扩散系数等[24~

5、26]，很少涉及长龄期混凝土氯离子扩散性能。所以，本文在前人工作的基础上，研究不同配合比混凝土氯离子扩散性能随时间的演化规律，为后续的研究提供参考，也为混凝土材料的耐久性设计提供理论依据。吴烨等人[46]试验结果表明：氯离子向混凝土内部扩散是物理化学综合作用的复杂过程，扩散系数与时间相关。吴相豪[47]建立了综合考虑混凝土氯离子结合能力、氯离子扩散系数的时间依赖性、水灰比和应力状态影响的扩散方程。滕海文等人[48]通过对钢筋混凝土氯离子侵蚀机理的分析，在Fick第二扩散定律基础上，建立了综合考虑

6、水灰比、湿度、时间、温度、混凝土材料对氯离子结合作用的氯离子侵蚀模型，并给出了相应的数学解。刘均利[49]等在Fick第二定律基础上，提出了一个计算氯离子在混凝土中扩散的新方法，该方法不但能考虑水灰比、龄期、温度、湿度和氯离子结合能力的影响，而且能考虑混凝土结构服役期内大气温度和大气湿度的时变效应。.........第二章试验材料与试验方法本章主要介绍试验材料的基本性能、水泥石和混凝土配合比和氯离子扩散系数的测试方法，同时给出了所用的主要仪器，并强调了试验中需要注意的事项。2.1试验材料2.1.

7、1水泥本试验采用浙江钱潮水泥厂生产的P·O42.5普通硅酸盐水泥，其抗折强度、抗压强度和初凝时间如表2-1所示，水泥的化学组成如表2-2所示。2.1.2细骨料钱塘江江沙作为细骨料，如果含泥量较小，简单晒干直接使用，如果含泥量较大，先将砂中的泥粒冲洗后再晒干使用。经试验测定，细骨料的表观密度为2630kg/m3，含水率为0.35%，吸水率为1.41%。骨料尺寸均采用富勒级配[84]，故先需对砂子进行筛分，采用国家新标准方孔砂石筛将各粒径的砂子筛分出来，剔除尺寸0.15mm以下的砂子，最终选用五种粒

8、径范围的砂子，如图2-1。............2.2试验方法用来检测氯离子扩散系数的水泥净浆试块是由水泥和水均匀搅拌而成，水灰比分别为0.35、0.45、0.55和0.65，相应的编号为m×100mm，每组3个试件。考虑到养护条件对试件性能的影响，尤其是初始养护对氯离子扩散系数有较大影响，为了控制养护条件，所有试件在浇筑完成后先在温度为20±5℃的环境中放置一天，然后拆模编号。拆模后立即将试件浸没在盛有Ca(OH)2饱和溶液的水槽中，养护温度恒定为20±5℃。各个龄期的试件在养护达到预定时间