【摘 要】
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混凝土结构耐久性已成为当今社会关注的一个热点。混凝土结构在实际服役期间,只有极少数是只受单一环境条件作用,更多的情形是受多重环境条件作用。海洋环境下,混凝土同时受氯离子和硫酸根离子的侵蚀,而且在混凝土中氯离子-硫酸根离子耦合传输与单一离子传输具有明显差异。因此,在氯盐-硫酸盐复合侵蚀下研究混凝土中氯离子-硫酸根离子耦合传输规律是十分必要的。本文结合试验研究、机理分析和数值模拟,分析了氯离子和硫酸根
【基金项目】
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国家自然科学基金项目:北部湾混凝土结构中腐蚀性物质传输机理与抗腐蚀调控设计，项目编号:51468004，2015.1-2018.12；
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混凝土结构耐久性已成为当今社会关注的一个热点。混凝土结构在实际服役期间,只有极少数是只受单一环境条件作用,更多的情形是受多重环境条件作用。海洋环境下,混凝土同时受氯离子和硫酸根离子的侵蚀,而且在混凝土中氯离子-硫酸根离子耦合传输与单一离子传输具有明显差异。因此,在氯盐-硫酸盐复合侵蚀下研究混凝土中氯离子-硫酸根离子耦合传输规律是十分必要的。本文结合试验研究、机理分析和数值模拟,分析了氯离子和硫酸根离子之间的相互影响,建立了混凝土中氯离子-硫酸根离子耦合传输模型。本文的主要研究内容和结论有:（1）开展了混凝土受氯离子或硫酸根离子单一盐溶液和氯离子-硫酸根离子复合盐溶液侵蚀的试验研究,通过测定侵蚀300d后混凝土中不同深度处的氯离子浓度和硫酸根离子浓度,揭示了复合盐溶液环境下氯离子和硫酸根离子在混凝土中的分布规律,分析了氯离子对硫酸根离子传输的影响规律以及硫酸根离子对氯离子传输的影响规律。试验结果表明:由于氯离子与水化铝酸钙反应生成F盐,硫酸根离子也与水化铝酸钙反应生成钙矾石（AFt）,它们都填充了混凝土内部的部分孔隙,导致相对于复合盐溶液浸泡试验后得到氯离子浓度和硫酸根离子浓度均低于单一盐溶液的试验结果;（2）对氯离子结合能力和硫酸根离子化学反应的各自机理以及相互影响关系进行分析,在此基础上提出了混凝土中氯离子-硫酸根离子耦合传输模型。硫酸根离子化学反应的填充效应对氯离子扩散项的修正体现了硫酸根离子对氯离子扩散的影响,氯离子结合能力对硫酸根离子扩散项和反应项的修正体现了氯离子对硫酸根离子的扩散-反应的影响,并对耦合传输模型进行试算、分析和试验验证。与试验结果对比分析表明:所建立的混凝土中氯离子-硫酸根离子耦合传输的两相模型计算得到的数值结果与试验结果接近,证明混凝土在处于氯盐-硫酸盐复合侵蚀下,采用混凝土中氯离子-硫酸根离子耦合传输模型可以更好地表征在混凝土中氯离子和硫酸根离子的耦合传输规律;（3）基于所建立的混凝土中氯离子-硫酸根离子耦合传输模型,开展氯盐-硫酸盐复合侵蚀下混凝土结构的耐久性分析（敏感性分析）,研究表明对混凝土中氯离子传输的影响程度由大到小排序的关键参数如下:氯离子结合能力平衡系数k1＞填充效应调整因子K1≈硫酸根离子化学反应速率平衡系数k2＞填充效应调整因子K2;对混凝土中硫酸根离子传输的影响程度由大到小排序的关键参数如下:硫酸根离子化学反应速率平衡系数k2＞填充效应调整因子K2≈氯离子结合能力平衡系数k1,填充效应调整因子K1=0。
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