滨海相盐渍土中混凝土结构物防腐分析

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1、8低温建筑技术2013年第l期(总第175期)滨海相盐渍土中混凝土结构物防腐分析赵文晋，赵阳，乔螟(1．上海交通大学土木工程系。上海200240；2．江苏省交通工程建设处。南京210098)【摘要】在分析连云港盐渍土工程特性的基础上，根据氯离子扩散规律，研究了盐渍土中混凝土结构物的腐蚀特性，分析了增加保护层厚度的防腐效果。【关键词】滨海相；盐渍土；混凝土；腐蚀【中图分类号】TU528．33【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2013)01—0008—03连云港频临东海，是江苏省境内的典型滨海相盐渍土固相对

2、氯离子有吸附作用，形成结合氯离子，减小孔隙溶液分布区域。滨海相盐渍土以氯盐盐渍土为主，氯盐严重威中的自由氯离子浓度。Tang和Nilsson-6认为新鲜的混凝土胁钢筋混凝土结构物的安全性⋯。在沿海地区由于氯盐的内部氯离子含量小于1．773kg／m，结合氯离子和自由氯离腐蚀，致使钢筋混凝土结构发生早期腐蚀破坏，已成为随处子的关系可以采用Langmuir等温线表示。多重离子的扩散可见的现象L2J。交通部四航局科研所对华东地区18座混过程在孔隙溶液中会产生耦合扩散电场，氯离子扩散过程凝土码头腐蚀性的调查结果表明，80％以上

3、的混凝土码头的迁移速度与电场的强度、离子电荷数目和直径大小呈比在使用后5～10年，就出现严重腐蚀性破坏现象。以连云港例。在混凝土饱和的孔隙溶液中，氯离子的迁移速度比本地区为例，1976年建成码头，1980年就发现因氯盐腐蚀产生体溶液低2—3个数量级。新鲜混凝土的孔隙处于非饱和状的裂缝，到1985年上部结构普遍出现顺筋裂缝。滨海盐渍态，水分在毛细作用下侵入混凝土孔隙中，需要长时间达到土环境引起混凝土的腐蚀作用，已成为威胁滨海环境混凝混凝土内外的水分平衡。Samson等(2007)指出，混凝土土结构安全性的最主要因素。盐

4、渍土环境中钢筋混凝孔隙结构处于非饱和状态，需要考虑非饱和毛细作用对混土结构物的耐久性问题是迫切需要解决的问题，盐渍土环凝土内水分迁移的影响。境中结构物耐久性设计已成为结构工程学科研究的前沿课在结合作用、电场作用和非饱和毛细作用的耦合作用题。文中在建立盐渍土环境中氯离子扩散侵入模型的基础下，混凝土孔隙内氯离子迁移方程表示为：上，确定混凝土内氯离子达到腐蚀临界浓度的时间，评价混凝土的耐久性，文中还分析了增加保护层厚度的防腐蚀警=·[sDV()+争f叩0](2)效果。c【_ct+s0C(3)1氯离子扩散规律z+生：0(4)

5、占式中，s为混凝土的孔隙率；C：为总氯离子浓度，C为结合氯离子浓度，C：为自由氯离子浓度。一般情况下，C：吕=s。扩散方程的初始条件为：C=c，t=0，>0，V=0，t：0，>0，0=0i。，t=0，>0。扩散方程的边界条件为：=0：C=Co，t>0；=￡：aC／Ox=0，t>0；氯离子浓度／g·cm。=0：V=0，t>0；=L：aV／Ox=0，t>0；图1连云港地区盐渍土氯离子含量垂直分布=0：0=1，t>0；=L：ao／ax：o，t>o。将·C，作为一个整体，对式(2)采用隐式差分格式连云港地区盐渍土随深度分布如

6、图1所示。盐渍土氯求解。主要计算参数为：保护层厚度L=75mm，扩散系数离子含量在地表向下2m范围内数值比较大。氯离子含量DId=5．35X10in／s，tf=28d。氯离子浓度随身不变化沿深度分布曲线可用抛物线表示：规律采用式(1)表示。非饱和渗流和饱和渗流作用下氯离子迁移深度的计算c—o．2一√+(1)结果如图2所示。饱和渗流作用下，氯离子主要在浓度梯度式中，C为氯离子浓度；z为深度。和扩散电场作用下进行扩散迁移。新鲜混凝土在毛细作用盐渍土环境中，氯离子迁移主要是散作用。混凝土下，富集在混凝土表面，氯离子富集层的

7、厚度大约为2ram，赵文晋等：滨海相盐渍土中混凝土结构物防腐分析9在计算氯离子迁移作用时，可简单地将保护层厚度减小用对氯离子扩散迁移过程的影响减小。控制氯离子长期扩2ram，计算结果表现为非饱和状态下的氯离子扩散速度远大散迁移的作用主要为浓度梯度和电场作用。于饱和状态下扩散速度。1O年后在非饱和状态的氯离子是图4为不同初始孔隙饱和度条件下，钢筋表面氯离子的饱和状态下的1．3倍。随着时间增加，非饱和渗流引起的氯浓度变化。初始孔隙饱和度越小，最终钢筋表面氯离子浓离子富集作用减弱，到50年后，氯离子浓度增幅基本没有，度越大

8、，钢筋腐蚀的可能性越大。而且初始时刻混凝土孔比10年的氯离子浓度增幅小。隙含水量越小，后期钢筋表面的氯离子浓度增长的越快，后期腐蚀的概率成倍地增长。所以初始不饱水状态比初始饱g1E+00水状态发生腐蚀的可能性更大。结构在初始时刻过分干燥1E一01情况下放置于盐渍土环境中，其寿命将大打折扣，工程建设商1E一02缝1E—O3中需要避免这种情况的发生