为研究西部氯盐渍土介质中混凝土的氯离 子扩散性,采用实验分析、微观扫描、理论预测相结合 的方法,分析混凝土中氯离子含量与分布规律、氯离子 对流区深度与峰值含量、表层氯离子含量时变规律以 及试件表层微观形貌,预测既定混凝土保护层厚度处 达到钢筋锈蚀临界氯离子浓度所需时间.研究结果表 明,沿扩散深度混凝土中自由氯离子含量与总氯离子 含量均呈现出先增长后降低的趋势,二者具有很好的 线性关系;存在明显的氯离子含量峰值,随浸泡时间的 变化较小;随着浸泡时间的增加,对流区深度逐渐加 大,表层氯离子含量逐渐增加,混凝土中 Friedel’s和 C数l随元着素扩逐散渐深增度多增.加理而论增分大析,结随果浸显泡示时,间氯增离加子而扩减散小系, 使用寿命预测结果与工程实际混凝土结构腐蚀情况吻 合较好,预测模型可用于西部氯盐渍土介质中混凝土 结构使用寿命预测与分析. 关键词: 普通混凝土;自由氯离子;微观扫描;扩散系 数;使用寿命 中图分类号: TU528.1 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1001G9731.2016.02.013 0 引 言 对于混凝土设施来说,Cl- 是侵蚀混凝土保护层、 锈蚀钢筋、影响耐久性的主要因素[1].与海洋环境中 氯离子浓度相比,西部氯盐渍土介质中 Cl- 浓度明显 高很多[2G3],对混凝土设施耐久性的影响也不同.孙红 尧等[4]通过对西部氯盐渍土地区各类混凝土设施调 查,发现该地区混凝土设施的腐蚀破坏程度比海洋环 境更严重.余红发等[5]调查结果表明,青海地区混凝 土电杆因氯盐腐蚀,出现钢筋锈蚀、混凝土纵向裂缝, 运行不到3年就已报废.张伟勤、刘连新等[6G7]实地调 查了青海氯盐渍土地区混凝土建筑物的腐蚀情况,发 现某些工厂钢筋混凝土梁、柱的混凝土保护层破坏明 显,钢筋锈蚀严重,部分工厂建设不到4年,就因腐蚀 严重被迫停建.可见,西部地区高浓度 Cl- 对钢筋混 凝土设施具有很强的腐蚀作用. 针对上述工程现状,余红发等[2,8]采用现场取样测 试和实地暴露试验的方法,对青海地区高浓度氯盐侵 蚀后混凝土中腐蚀产物和 Cl- 扩散系数进行了分析, 发现 Cl- 在混凝土中扩散受暴露时长、水灰比、矿物掺 合料等因素的影响,并指出采用高性能混凝土可以改 善其抗高浓度 Cl- 侵蚀的性能.刘连新等[7]实地暴露 试验结果也表明,采用 C50以上混凝土可有效提高抗 盐渍土侵蚀性能.唐囡等[9]针对滨海氯盐渍土壤中高 浓度 Cl- 环境,配制出用于输电线路塔基的 C60混凝 土,与普通混凝土相比,其 Cl- 扩散系数降低了0.5~ 2.5倍.这些研究工作为提高氯盐渍土地区混凝土设 施耐久性提供了可供借鉴的成果. 结合氯盐渍土地区混凝土抗侵蚀研究现状,本文 以地处西部氯盐渍土中、与土壤长期接触的混凝土设 施为研究对象,采用高浓度氯盐溶液长期浸泡实验方 法,分析混凝土中 Cl- 含量、分布规律、对流区深度、时 变规律,以及浸泡后混凝土微观形貌.基于实验结果, 应用 Fick第二定律,分析扩散系数随扩散深度、浸泡 时间的变化规律,预测西部氯盐渍土介质中混凝土的 使用寿命. 1 实 验 1.1 基实于验西材部料地与区试各件类制设作施常用的混凝土材料类型与 强度,本文选用C35级混凝土作为试验材料,质量配合 比为m(水)∶m(水泥)∶m(砂)∶m(石子)=0.41∶ 1∶1.084∶2.653,减水剂掺量为水泥质量的 2%.组 分中,水 泥 选 用 呼 和 浩 特 市 冀 东 水 泥 厂 生 产 的 P.O 42.5R型普通硅酸盐水泥,化学成分如表1所示.
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