水泥石氯离子扩散系数的简单解析解

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1、建材世界2010年第31卷第2期水泥石氯离子扩散系数的简单解析解黄晓峰，郑建军，周欣竹(浙江工业大学建筑工程学院，杭州310014)摘要：提出了水泥石氯离子扩散系数的简单解析解。将水泥石看成是一种由固体相和孔所组成的两相复合材料。结合渗漉理论争一般有效介质方法导出了水泥石氯离子扩散系数的解析解，该解析解的有效性得到了2组独立试验结果的证实。最后，定量评价了水化度和水灰比对水泥石氯离子扩散系数的影响。发现水泥石氯离子扩散系数随着水化度的增大而减小，但随着水灰比的增大而增大。关键词：水泥石；氯离子扩散系数；渗流理论；一般有效介质方法SimpleAn

2、alyticalSolutionfortheChlorideDiffusivityofCementPasteHUANGXiao-feng，ZHENGJianqun，ZHOU溉7z—zhu(SchoolofCivilEngineeringandArcKtecture，ZhejiangUniversityofTechnology，Hangzhou310014，China)Abstract：AsimpleanalyticalsolutionforthechloridediffusivityofCelneD．tpastewaspresented．Cem

3、entpastewascon·sideredasatwo-phasecompositematerial。composedofthesolidphaseandpores。Bycombiningthepercolationtheorywiththegenera[effective—mediumapproximation，theanalyticalsolutionforthechloridediffusivityofcementpastewasderived．Thevalidityoftheproposedanalyticalsolutionw88v

4、erifiedwithtwoindependentofsetsofexperimentaldata．Finally．theeffectsofthewater／cementratioandthedegreeofhydrationOnthechloridediffusivityofcementpastewereevaluatedinaquantitativemanner．ItwasfoundthattheeMoridediffusivityofce_rnentpastedecreaseswiththeincreaseofthedegreeofhyd

5、ration，butincreaseswiththeincreaseofthewater／cementratio．Keywords：cementpaste；chloridediffusivity；percolationtheory；generaleffective-mediumapproximation学术界和工程界现在都已经普遍认识到混凝土中的钢筋锈蚀是氯盐环境中钢筋混凝土结构性能早期退化的主要因素【1J，其主要特征是混凝土表面开裂和剥落，结果在结构服役期内政府不得不投入巨大的财力和人力对锈蚀结构进行加固和维修以确保基础设施的安全运营[2】。

6、混凝土中钢筋锈蚀在很大程度上取决于氯离子在水泥石中的传输速率，因此，确定水泥石氯离子扩散系数对于混凝土结构的耐久性评估尤为重要，已经引起了各国学者的普遍关注[3．4】。在试验方面，MacDonald等和Page等发现，水泥石氯离子扩散系数几乎不受氯离子溶度的影响，但随着试样厚度的增加而略微减小【3．5】。Ngala和Page的试验结果表明，预先烘干试样会引起氯离子扩散系数的大幅度减小。而碳化对氯离子4扩散的影响比预先烘干还要大【6J。Ampadu等的试验结果揭示，在水泥石中加人粉煤灰会使碍氯离子扩散系数急剧减小[7I。在理论分析方面，Pivon

7、ka等将水泥石模拟成两相复合材料，导出了氯离子扩散系数的解析解，但是该解析解没有考虑水泥石中的孤立孔而高估了氯离子扩散系数[8]。计算机模拟也是分析水泥石氯离子扩散的有效手段之一，通过模拟水泥石微观结构演化可以获得氯离子扩散系数与水灰比和水化度之间的定量关系，但该方法程序复杂，计算量大，不易为工程师所掌握[9,10]。论文在前人工作的基础上提出了水泥石氯离子扩散系数的简单解析解，并通过与试验结果比较初步证实了该解的有效性。建材世界2010年第31卷第2期1水泥石氯离子扩散系数硬化水泥石主要由水化凝胶和孔组成，凝胶孔位于c_s．H中，对氯离子扩散

8、有一定作用，而毛细孔则是氯离子扩散的主要途经，由于凝胶孔和毛细孔的孔径均远大子氯离子直径，因而用连续统方法描述氯离子扩散是完全合适的[引。在计算氯离子