混凝土氯离子扩散系数时变性规律与计算模型适用性分析

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发布时间：2021-09-18

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混凝土氯离子扩散系数时变性规律与
计算模型适用性分析
吴烨，朱雅仙，刘建忠
(1．江苏省建筑科学研究院有限公司高性能土木工程材料国家重点实验室，江苏南京210008；2．南京水
利科学研究院水利部水工新材料工程技术研究中心，江苏南京210029)
摘要：通过自然渗透试验直观展现了氯离子在混凝土中的扩散过程，研究了试验过程中氯离子扩散系数的计
算模型．结果表明：氯离子向混凝土内部扩散是物理化学综合作用的复杂过程，其扩散系数是与时间相关的函
数，衰减系数与胶凝材料种类、水胶比和暴露环境有关；由模型Ⅱ得出，养护时间与浸泡时间对计算混凝土短期
浸泡试验氯离子扩散系数的影响不能忽略，而对长期浸泡试验，即当浸泡时间远大于养护时间时，其影响可以
忽略．
关键词：混凝土；氯离子扩散系数；计算模型；时变性
中图分类号：TU528．01 文献标志码：A 文章编号：1009—640X(2012)03—0050—06
对于沿海地区的钢筋混凝土建筑物，氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀是导致混凝土构件过早失效的主要原
因之一l】 J．氯离子在混凝土中传输速率的快慢决定了其诱发钢筋开始发生腐蚀所需浓度的时间 J，因此，
氯离子扩散系数可以作为衡量混凝土结构耐久性的依据．随着大量基础设施工程的建设和对可持续发展、节
能环保的要求，混凝土结构的耐久性问题受到越来越广泛的关注 J．
现阶段，评估混凝土结构耐久性的指标和模型有很多，诸如碳化模型、冻融模型以及氯离子扩散模型等．
其中，用氯离子扩散模型来预测氯盐环境下混凝土结构的使用寿命是评估其耐久性的主要手段之一．暴露试
验研究发现混凝土氯离子扩散系数不是一个常数，它与混凝土材料特性、暴露环境有着密切的关系．
不同试验条件下混凝土氯离子扩散系数存在较大差异，而计算模型对计算结果的准确性有很大影响．因
此，探讨各试验条件下混凝土氯离子扩散系数计算模型的适用性、研究氯离子扩散系数的时变性规律和正确
地将其用于结构寿命预测模型，对提高混凝土结构寿命预测结果的准确率有重要作用．
1 试验方案设计
1．1 试验原材料及试件制备
试验采用海螺P．042．5水泥，新疆玛纳斯Ⅱ级粉煤灰，$95级矿渣微粒，细度模数为2．9的河砂，粒径为
5～25 mm，含泥量小于1％的花岗岩碎石，FDN型萘系高效减水剂和自来水．
混凝土试件成型过程参照《水工混凝土试验规程》进行，混凝土配合比见表l，试件尺寸为100 mmx
100 mmxl00 mm．混凝土试件标准养护28 d后取出，待面干后选择其中的一面作为工作面，其余5个面用环
氧沥青密封，将试件在清水中浸泡1 d后置于10％的NaC1溶液中进行干湿循环和全浸泡的自然渗透试验．
自然渗透周期分别为30，60，90和120 d．试验过程在20 恒温室内进行．