多因素耦合作用下混凝土中氯离子传输的研究进展

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1、孙继成等：多因素耦合作用下混凝土中氯离子传输的研究进展5多因素耦合作用下混凝土中氯离子传输的研究进展孙继成，姚燕，王玲，吴浩(中国建筑材料科学研究总院绿色建筑材料国家重点实验室。北京100024)【摘要】实际工程中，氯离子引起的钢筋锈蚀是多种破坏因素共同作用的结果，其它因素为氯离子的传输和侵蚀创造了有利条件，从而加速钢筋混凝土结构的劣化和失效。本文概述了应力、冻融循环、干湿循环及碳化等多因素耦合作用下氯离子在混凝土中传输行为的研究进展，并对进一步的研究进行了展望。【关键词】多因素耦合；氯离子；传输机制；混凝土【中图分类号】TU528【文献标识码】B【文章编

2、号】1001—6864(2011)04—0005—03钢筋混凝土中的钢筋锈蚀问题已在高速铁路、跨江海加速其化学腐蚀速度，荷载水平越高，加速作用越强。荷载大型桥梁、隧道以及海港码头等基础设施建设中逐渐引起水平超30％(弯曲荷载)即有显著的加速作用，超过50％时钢筋混凝土工程界专家和政府部门的高度重视⋯。氯离子荷载引起的损伤超过化学介质的作用。侵蚀是引起钢筋锈蚀的主要原因之一，氯离子在混凝土中邢峰研究认为荷载引起的氯离子渗透深度增长幅度传输行为成为国内外学者关注的热点。然而，混凝土的破与荷载水平之间的关系可以用三次多项式来模拟。混凝土坏常常是各种物理、化学和力

3、学因素综合作用的结果，各种中氯离子侵蚀速度在外界环境条件下主要取决于氯离子有因素促进和加速混凝土的劣化和失效过程。海洋浪溅区和效扩散系数。而事实上，施加应力对混凝土内部的微细裂除冰盐使用地区的混凝土除承受氯盐侵蚀外，还可能受到缝起到了抑制或扩展的作用。拉应力在混凝土中产生的微荷载作用、干湿循环及冻融循环等多因素的破坏作用，使混裂缝使氯离子的扩散系数增大，从而加快了氯离子的腐蚀凝土构件的安全性和耐久性下降。本文主要分析评价了应过程，减小混凝土结构的使用寿命。相反，压应力的作用会力、干湿循环、冻融循环及碳化等多因素耦合作用下氯离子使混凝土更加密实，从而降低了氯

4、离子的扩散速度。在混凝土中传输的研究现状。陈好等针对不同应力水平及服役年限的混凝土构件1双因素作用下氯离子传输的研究进展进行氯盐渗透试验，发现应力水平对混凝土中cl一扩散分布1．1应力对氯离子传输的影响的影响比较明显。在相同服役年限下，应力水平为0．5的混随着人们对混凝土服役条件的认识加深，应力、氯离子凝土构件中其氯离子扩散速度要比应力水平为0．3的快得侵蚀作用下混凝土耐久性研究已引起人们的重视，国内外多。图1为不同应力水平和服役年限的氯离子浓度分布。学者就不同应力、应力水平作用下的氯离子传输机制做了大量研究工作。Saito等研究发现轴向压力导致的微裂纹对

5、混凝土氯离子的渗透影响很小，受90％抗压强度应力的混凝土氯离子渗透性几乎和按90％加载后卸载的试件相同，但6o％抗压强度的循坏荷载却使氯离子渗透量快速增长。Lim等00．020．040．060．080．10研究了单轴压缩荷载与氯离子渗透性之间的关系，采用渗透深度，mASTMC1202方法评价，结果表明，卸载后混凝土试件的电⋯5—10⋯“15—20—一25通量受临界应力影响，当荷载超过临界应力时，电通量显著图1不同应力水平和服役年限的氯离子浓度分布增加，氯离子渗透性增大。Schneider_4等通过对高性能混凝土应力腐蚀的研究认为，即使是高性能混凝土，荷载同

6、样会袁承斌等试验研究表明，应力状态下的氯离子扩散[基金项目】国家重点基础研究发展计划资助项目(2009CB623106)[11]宋玉普．混凝土结构的疲劳性能及设计原理[M]．jE京：机械[收稿日期】2010一l2—14工业出版社。2006．[作者简介】仲伟秋(1974一)，男，长春人，讲师，博士。研究方[12]肖建庄，等．高性能混凝土简支梁正截面的抗弯疲劳性能向：钢筋混凝土结构耐久性和水下不分散混凝土[J]．建筑科学与工程学报，2008，25(1)：96—101．性能。6低温建筑技术2011年第4期(总第154期)系数与无应力状态下的氯离子扩散系数及所加名

7、义应力值子扩散速率越慢。Hong等副甚至认为混凝土中的氯离子存在相关关系，经验公式如下：扩散作用在一18~C会停止，相比于冻融损伤的加速作用，低D=D+Alor+A2or(1)温对混凝土氯离子扩散的抑制作用占主导地位。式中，D为应力状态下氯离子扩散系数，10一mm2／s；王锋研究认为冻融循环使混凝土孔隙率增大，它是混D。为无应力状态下氯离子的有效扩散系数，10mm／s；凝土损伤的动力源，为氯离子侵蚀创造更为有利的条件。冻融次数越多，氯离子侵蚀越严重。李毅等Ⅲ引入冻融损伤因为名义应力值，MPa；A，，A为经验系数。对压应力状态下受子的概念，利用损伤因子对氯离

8、子扩散系数加以修正，得到一压试件上表面分别为0．08446和一0．