混凝土结构耐久性降低会导致结构失效并带来巨大的经济损失 ，研究氯离子扩散规律是氯盐腐蚀环境下混凝土结构
耐久性评估 的关键工作 ，在 Fick第二扩散定律基础上 ，建立 了考虑环境温度、混凝土材料对氯离子结合作用 、氯离子扩散系数的
时间性 、混凝土应力状态和材料劣化效应 的氯离子扩散理论模型 ，通过工程算例对理论模型进行验证 ，为氯盐腐蚀环境下混凝土
结构 的耐久性分析提供了理论依据 ，最后提出进一步研究的方向。
关键词 ： 混凝士耐久性 ；氯离子 ；有效扩散系数 ；扩散方程；寿命预测
中图分类号 ： TU528．01 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1002—3550(2013)05—0046—04
Diffusion m odel study of chloride ion in concrete structure under chlorine salt corrosion environm ent
JIANGMeng ，LUHong-jian 2，KOUXin-jian ，u L面-
(1．School ofNaval Architecture，Ocean and Civil Engineering，Shanghai Jiaotong University，Shanghai 200240，China；
2．Guangxi Communications Planning Surveying and Designing Institute，Nanning 53001 1，China)
Abstract： The reduction of concrete structure durability would cause structural failure an d bring huge economic lOSS．The study of
chloride ion diffusion law was key work of the assessment of concrete structure dur ability in chloride environment．Based on Fick’S second
law of diffusion，the theoretical model of chloride ion diffusion which taked environm ental temperature．chloride ion binding capacity of
concrete，time of diffusion coe伍 cient，stress state and material degradation effect of concrete into consideration was established．the
theoretical model was verified by engineering example，that provides theoretical basis for the durability analysis of concrete structure
durability in chloride environment finally．the direction offurther study was pointed out．
KeyW Ords： durability ofconcrete；chlorideion；effectivediflusion coefficient；diffusion equation；servicelifeprediction
0 引 言 型进行验证。
混凝土结构的耐久性失效问题已成为当今困扰土建工
程的一个世界性 问题 ，国内外大量研究表 明，氯盐和钢筋腐
蚀是影响混凝土结构耐久性的首要 因素【 -2]。我国海域辽阔 ，
海岸线很长 ，大规模的基础设施建设集中在沿海地区，已建
的海港工程多数达不到设计寿命要求 ，如上海港 自20世纪
80年代 以来 ，先后对军工路 、张华浜 、煤炭 、民生等码头进行
了改造 ，“八五”、“九五”期间投入码头建设资金 98．4亿元 ，
其 中 41_4亿元用于更新改造回。加强混凝 土结构 的耐久性
研究 ，提高设计水平和施工质量 ，延长结构 的使用寿命 ，是
摆在我们面前的一个很重要的现实课题和任务 。
研究氯离子扩散规律是氯盐腐蚀环境下混凝 土结构
耐久性评估 的关键工作 ，本研究首先指出 Fick第二扩散定
律存在 的主要问题 ，基于 Fick第二扩散定律 ，建立了氯盐
腐蚀环境下考虑环境温度、混凝土材料对氯离子结合作用、
氯离子扩散系数的时 间性 、混凝土应力状态和材料劣化效
应 的氯离子扩散方程 ，求 出其精确 的数学解 ，给出模 型中
主要参数 的取值 ，最后通过工程算例对氯离子扩散理论模
收稿 日期 ：2012—11-15
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1 氯 离子扩散 经典模 型
国内外研究机构长期以来倾 向于采用 Collepardi提 出
的 Fick第二定律来计算混凝土 中氯离子侵蚀过程 ，以扩散
为主要方式来建立氯离子在混凝土 中的传输模 型 ，不考虑
对流的影响并假设 ：①氯离子扩散时不与混凝土结合 ，无化
学反应或物理黏结 ；②混凝土是半无限均匀介 质 ，是可渗
透性的且是均质 的；③氯离子扩散系数不随时间变化 。Fick
第二扩散定律的扩散方程为 ：
! =D 兰! (1)
at a
式 中： ——结构暴露于环境中的时间 ；
— — 距混凝土表面的深度 ；
C(x， )—— 时刻距离混凝土表面深度处的氯离子浓度。
当初始条件为 t=O，x>O时 ，C=Co；边界条件为 t>O，x=O
时 ，C=C。。则方程 (1)的解为 ：

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