人工气候环境下混凝土氯离子扩散系数衰减速率.pdf
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1、2 0 1 3 年 第 3 期 (总 第 2 8 1期 ) Nu mb e r 3 i n 2 0 1 3 ( T o t a l No 2 8 1 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 理论研究 THEOR ET I CAL RES EARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 3 0 3 0 0 7 人工气候环境下混凝土氯离子扩散系数衰减速率 伍亚玲 ,张俊芝,鲁列 ,庄华夏 ,周巧萍 ( 浙江工业大学 建筑工程学院,浙江 杭州 3 1 0 0 1 4 ) 摘要: 根据人工气候环境下的混凝土侵蚀试验测得的混凝土氯
2、离子浓度 , 基于 F i c k 第二定律 , 分别计算了侵蚀 4 O 、 8 O 、 1 2 0 、 1 6 0 、 2 0 0 d 后的混凝土氯离子扩散系数 , 证实了氯离子扩散系数随侵蚀时间增大而减小 ; 引入混凝土氯离子扩散系数衰减速率的 概念 , 并分析计算得到了不 同侵蚀时间的氯离子扩散系数衰减速率及其与时间的关 系模型。 计算结果表明 : 在人工气候环境下 , 随侵蚀时间的延长 , 混凝土氯离子扩散系数衰减速率相应减小 。 关键词: 人工气候 ;混凝土;氯离子 ;扩散系数 ;衰减 中图分类号: T U5 2 8 O 1 文献标志码: A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5
3、 0 ( 2 0 1 3 ) 0 3 0 0 2 6 0 3 At t e n u a t i o n r a t e o f c h l o r i d e d i ffu s i v i t y o f c o n c r e t e u n de r a r t i f i c i a l c l i ma t e WU ya l i n g, Z HANGJ u n z h i , LULi e , Z HU ANGHu a - x i a , Z HOUQ i a o -p i n g ( C o l l e g e o f A r c h i t e c t u r e a n d
4、 C i v i l E n g i n e e r i n g , Z h e j i ang U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y , H a n g z h o u 3 1 0 0 1 4 , C h i n a ) Ab s t r a c t : Ac c o r d i n g t o t h e c h l o r i d e i o n c o n c e n t r a t i o n i n c o r r o s i o n t e s t c o n c r e t e u n d e r de s i g n e d
5、a r t i fi c i a l c l i ma t e e n v i r o n me n t the c h l o r i d e d i f f u s i v i ty i n t e s t c o n c r e t e a ft e r 4 0 , 8 0 , 1 2 0 , 1 6 0, 2 0 0 d we r e fi t t e d a n d c a l c u l a t e d o n the b a s i s o f the F i c k S s e c o n d 1 a wT h e r e s u l t s p r o v e d t h a
6、 t t h e c h l o ri d e d i f f u s i v i ty wa s d e c r e a s e a l o n g wi t l l the i n c r e a s e o f c o r r o s i o n t i me T h e c o n e e D t o f the a t t e n u a t i o n r a t e o f c h l o ri d e d i f f u s i v i ty wa s i n t r o d u c e d , a n d t h e a tt e n u ati o n r a t e o
7、f c h l o r i d e d i f f u s i v i t y o f d i f f e r e n t c o rro s i o n t i me wa s c a l c u l a t e d Al s o , a t i me v a r i a t i o n mo de l o f a tte n u a t i o n r a t e o f c hl o r i d e di f f us i v i t y wa s e s t a b l i s h e d 1 1 1 e r e s u l t s s ho we d that a t t e n u
8、ati o n r a t e of c h l o r i d e d i f f u s i v i t y o f c o nc r e t e un d e r a r t i fic i a l c l i ma t e r e d u c e d a l o n g wi t h the i nc r e a s e of c o r r o s i o n t i me Key w or ds : a r t i fic i a l c l i ma t e; c o nc r e t e; c h l o rid e i o n; d i f f u s i on c o e
9、币c i e n t ; a t t e n u a t i o n 0 引言 1 人 工环境设 计的混凝 土氯盐侵蚀试验 氯离子 扩散性 能是海工混凝土耐久性研究 的非常重 要内容之一 , 也是影响混凝土结构寿命预测重要因素。 混凝 土氯离子扩散系数是表征混凝土抗氯离子侵蚀性 能的重 要指标 。 早期的大多研究假设 氯离子扩散 系数是恒定 的 1 , 这与实际情况并不吻合 。 由于混凝土中水泥、 矿物掺合料等 胶凝材料 的水化是一个长期 的过程 , 混凝土氯离子扩散性 能的影响因素众多回 。 已有研究表明 , 龄期较长的混凝土的 氯离子扩散性能将 降低_3 - , 尤其在开始 的 1 - 3
10、年内 , 扩 散 系数 的降低尤为明显 。 朱雅仙等嘲 认为氯离子扩散系数 在暴露过程 中有不同程度降低 , 初期氯离子扩散系数越大 , 下降幅度越大。 本研究引入氯离子扩散系数 衰减速率来更 准确的反 映扩散性能衰退 , 根据在人工气候环境下进行的不同水灰 比的混凝土氯离子侵蚀试验, 分析该环境下混凝土氯离子 扩散系数衰减速率, 研究氯离子扩散系数衰减速率与侵蚀 时间及水灰 比的关系。 1 1人 工环 境 试验 模拟 的背 景工程 是钱 塘江 感潮 河 口区某 海 塘 上 自然 感潮 氯盐 环境下 已使 用 3 0年水 闸 闸墩混凝 土 。 试验 中, 相对应于该工程所处位置的春夏秋冬四季
11、, 分别设 置 了 4个环境 条件 , 为达 到加速 侵蚀 的效果 , 试 验 中气 温采用该位置 的季平均气温 的 2 倍 。 参考 背景工程地 区 的气 象资料 , 人工 气候 的温度 与湿度循 环 , 在 春夏秋 冬 四季分别为 ( 温度 相对湿 度) : 3 4 7 8 、 5 3 8 0 、 3 4 8 0和 1 2 7 5 t 。 试验混凝土采用钱潮牌 P O 3 2 5 级水 泥, 所用骨料 的 最大粒径 4 0 m i T l , 砂子采用细度模数为 2 7 的中细河砂 , 拌 和用水及养护用水为杭 州当地 自来水 。 试验构件混凝土 的 配合比如表 1 。 表 1 混凝土构件
12、的配合b E 收稿 日期 :2 0 1 2 1 0 1 7 基金项目:国家 自然科学基金项 目( 5 0 8 7 9 0 7 9 , 5 1 2 7 9 1 8 1 ) ; 水利部公益性行业科研专项经费项 目( 2 0 0 9 0 1 0 6 5 ) 2 6 1 2 侵 蚀 试 验 本试验设 计 的构件为 钢筋混凝 土适筋 梁 , 其 尺寸 为 1 2 0 mmx 2 4 0 m mx 2 4 0 0 ra i n 。 试 验混凝 土梁底部 的钢筋 配 2 d ? 1 2 , 架 立筋为 2 1 0 , 箍 筋为 6 1 0 0 , 混凝 土保 护层 为 2 0 mm。 混凝土梁采用两点加载法
13、 , 试验梁所加 弯曲荷载水 平分别为混凝土梁理论极 限承载力的 1 5 t 。 按照上述尺寸要求及表 1的两种 配合 比各制作 5 根 混凝土梁 , 钢筋混凝土梁在室 内 自然环境 下 , 分养护 2 8 d , 侵蚀 时间分别为 4 0 、 8 0 、 1 2 0 、 1 6 0 、 2 0 0 d , 试 验梁两侧 及两 端均涂抹环氧树脂进行 隔离 , 其余 面则作为侵蚀 时氯离子 的入侵面 。 1 3试 验 结 果 试验中取混凝土芯样 的直径为 + 5 0 mm, 由于本试验所 述 内容暂不考虑荷载 因素的影响 , 且此试验 中采用 Na C 1 浓 度为 5 的盐雾从上部 向下喷洒
14、, 故每根梁其取上表面离边 缘 2 0 c m处点 的一个芯样 , 视 为无荷 载作用 , 混凝 土中 自 由氯离子浓度测试设备及方法参 照文献 9 所述 。 按上述方法 , 测得 5 个侵蚀时 间段后 的混凝土 中 自由 氯离子浓度。 水灰 比为 0 4 5 的混凝土梁侵蚀不同时间后在 不同深度处的 自由氯离子浓度见表 2 。 表 2 混凝土梁在不同深度的氯离子浓度( 0 4 5) 距离表面深度 mm 4 0 d 8 0 d 1 2 0 d 1 6 0d 2 0 0 d 水灰 比为 0 6 1 的混凝土 中 自由氯离子浓度不 同侵蚀 时间的氯离子浓度随深度的变化见图 1 。 芝 烂 播 搋
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- 人工 气候 环境 混凝土 氯离子 扩散系数 衰减 速率
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