干湿循环条件混凝土内氯离子输运模型的试验研究

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钢筋混凝土结构由于结合了钢筋与混凝土的优点,是土木工程结构设计中的首选形式,应用非常广泛。但是,大量钢筋混凝土结构由于耐久性不足而导致提前失效。特别是在沿海地区,氯离子通过孔隙渗入混凝土内部,到达钢筋表面而导致钢筋锈蚀,使结构丧失耐久性能,从而使结构的安全性能发生变化。因此,氯离子侵蚀引起的钢筋混凝土结构耐久性问题是一个十分重要,且迫切需要解决的问题。本文着重研究了干湿循环条件下,氯离子在不同浸泡浓度及不同水灰比混凝土内的渗透性能,考虑了孔吸附作用的影响,更全面地反应出干湿循环条件下氯离子在混凝土内的输运机理。阐述了(干湿循环+氯盐侵蚀)双重因素作用对混凝土结构的影响,且基于Darcy定律,阐述了氯离子在混凝土中的输运模型理论。通过试验,测得不同条件下混凝土各层氯离子含量。对比分析全浸泡和干湿循环两种条件下的试验数据,分开考虑浓度扩散作用和孔隙吸附作用,对混凝土内氯浓度的分布与侵入深度和侵蚀时间的关系进行拟合,得到氯离子浓度随时间和深度变化的经验公式。比较不同水灰比及掺粉煤灰混凝土的试验数据同公式计算数据,拟合情况较好。该公式在传统扩散模型基础上引入了孔吸附作用,更符合工程实际多种因素共同作用的情况。试验结果表明,干湿循环条件下,混凝土内氯离子渗入深度较全浸泡条件大。随着环境氯浓度的增大,混凝土内氯离子在两种环境条件下,均随浓度升高,渗入增强。在拟合公式基础上,深入考虑孔吸附作用对混凝土内氯离子浓度的影响,认为干湿循环、全浸泡条件下混凝土内氯离子浓度的差值主要是孔吸附作用引起的,得出孔吸附作用与扩散作用引起的氯离子浓度关系为一种线性组合。
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