水工混凝土氯离子扩散系数初期衰减规律研究

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1、第44卷第11期人民长江VoI．44．No．112013年6月YangtzeRiverJune，2013文章编号：1001—4179(2013)11—0090—03水工混凝土氯离子扩散系数初期衰减规律研究伍亚玲，张俊芝，傅招旗，庄华夏，许亮(浙江工业大学建筑工程学院，浙江杭州310014)摘要：在钱塘江自然感潮氯盐环境条件下，通过现场侵蚀试验，测得受侵蚀120，240，360，480d和600d后水工混凝土梁中的自由氯离子浓度。分析结果表明，随着侵蚀时间的推移，混凝土中自由氯离子浓度也相应增加；基于Fick第二定律拟合计算了氯离子扩散系

2、数，计算结果显示，氯离子扩散系数随侵蚀时间推移而减小，且初期衰减较快其后趋于平稳，其衰减规律可用指数函数来表征。关键词：混凝土；氯离子；扩散系数；衰减；Fick第二定律；感潮河段中图法分类号：TV431文献标志码：A在早期的水工混凝土氯离子扩散研究中均假设氯下混凝土氯离子扩散系数初期衰减规律，得到的结论离子扩散系数是恒定的，实际上，氯离子扩散系数并非可为处于该环境条件的水工混凝土结构耐久性及寿命恒定，而是随时间变化的。通过对实际检测结果分析评估提供参考。发现，龄期较长昆凝土中氯离子扩散系数较小，尤1感潮环境下的侵蚀试验其在开始的1—3a

3、内，扩散系数降低尤为明显。表明混凝土中氯离子扩散系数不仅与混凝土内部因素有1．1试验原材料关，同时也受到外部因素和龄期的影响。掌握这种试验混凝土采用钱潮牌P32．5复合硅酸盐水泥，混凝土扩散性能与时间的关系，需要长期的监测或试人工骨料最大粒径为40mm。砂子采用细度模数为验研究。2．5的河砂。拌和用水及养护用水为杭州当地的自来由于环境因素的影响，现场环境条件下混凝土的水。现场试验采用的水工混凝土配合比见表1。氯离子扩散性能可能与室内人工试验环境条件下的相表1现场试验水工混凝土配合比差较大¨，但同时现场试验需要耗费较长时间。为此，目前对混

4、凝土氯盐环境下的扩散性能研究，已从单一的现场或室内试验上升到室内模拟腐蚀与现场侵蚀的相似性研究，通过分析室内试验与现场环境的相似性，以利用较短时间的室内侵蚀试验来推论现场环境下的侵蚀结果。相对于典型的海洋环境，感潮河段水工混凝土环1．2试验方法境中水体的氯离子浓度、结构所经历的干湿间隔时间现场试验构件为混凝土梁，为避免混凝土随机性及环境温度等因素均有所不同，这些因素也必然影的影响，每种水灰比各浇筑5根混凝土梁。其试验混响混凝土扩散性能。本文以自然感潮河段氯盐环境下凝土梁的尺寸为1200ITlmx200mm×120mm。试验的现场暴露试验

5、为基础，基于Fick第二定律，分析现梁底部配2010的钢筋，架立筋为2010，箍筋为场暴露混凝土中氯离子扩散系数，研究了该环境条件06@125，混凝土保护层为25mm。混凝土梁成形28收稿Et期：2012—12—07基金项目：国家自然科学基金项目(50879079，51279181)；水利部公益性行业科研专项经费项目(200901065)作者简介：伍亚玲，女，硕士研究生，主要从事混凝土结构研究。E—mail：wuyaling1988@163．eom第11期伍亚玲，等：水工混凝土氯离子扩散系数初期衰减规律研究9ld后，放置于现场，在梁的4

6、个侧面均匀涂上环氧树取t为试件的腐蚀时间，将每个混凝土芯样各深脂，只保留梁的上下两面(1200mm×120mm)暴露于度处的坐标值(，C)代入方程(1)由于近混凝土感潮河段的自然环境中。表面的氯离子浓度并不符合扩散规律，则从表面开始暴露试验现场位于钱塘江下游河口强感潮河段，依次排除数据，用其余数据拟合方程(．1)，以相关系数试验混凝土梁绑扎于丁坝上，受自然潮汐作用，每天干R尽可能接近1作为拟合优度检验。将排除数据区域湿循环两次。河口地区春、夏、秋、冬季平均温度分别定义为对流区，保留的数据区域定义为稳定扩散为17℃，27clC，17℃和6

7、oC，相对湿度分别为78％，区。80％，80％和75％。上述混凝土梁分别经过120，排除对流区的数据后，以对流区和扩散区界面氯240，360，480d和600d的现场侵蚀后，分别取得试验离子浓度作为扩散表面的氯离子浓度，由于试验材料梁的混凝土样本，每次每根梁取一个芯样。中不含氯离子成分，故混凝土初始氯离子浓度c。为0，混凝土中自由氯离子浓度的测试方法与文献[6]则拟合方程(1)变为相同。^．一l，C=C。[1一e)](2)1．3试验结果2Dt按上述方法，可测得5个侵蚀时间段后的混凝土式中，c为对流区与扩散区界面处氯离子浓度，％；。中自由

8、氯离子浓度。以水灰比为0．55的混凝土中自为对流区厚度，m。由氯离子浓度为例，其不同侵蚀时间的自由氯离子浓以相关系数尽可能接近1作为拟合优度检验，度随深度的分布如图1所示。利用式(2)拟合氯离子扩散系数。2