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钢筋混凝土结构常因为耐久性不足而达不到设计使用寿命,氯离子渗透是影响混凝土结构耐久性的主要因素之一。氯盐环境下的氯离子侵入混凝土内将引发钢筋锈蚀,大大缩短混凝土结构工作寿命,并可能在短期内危害混凝土结构的使用安全。
本文以钱塘江河口地区沿岸的既有混凝土为背景,通过对暴露多年的混凝土结构中钻芯取得的芯样,测定了混凝土的氯离子含量及孔隙率等;分析了感潮环境中混凝土的氯离子渗透规律,并进行了对比模拟试验研究;分析了混凝土中氯离子侵蚀的影响因素,初步给出了钱塘江河口地区既有混凝土的氯离子扩散系数计算公式等。
本文基于自然环境下混凝土芯样中氯离子侵蚀实测数据及室内模拟试验,主要进行了以下研究工作:
1.根据日本混凝土协会、混凝土长期耐久性研究委员会制定的混凝土配合比推定方法,在改进该实验方法的基础上,提出了推定既有混凝土配合比的实验方法,并根据新拌混凝土配合比推定实验结果,说明了本文所提出的推定配合比实验方法的准确性。
2.根据自然环境下的既有混凝土中氯离子浓度测定结果,得出了有意义的结论:氯离子分布曲线可分为对流区与扩散区,在对流区氯离子主要通过毛细管吸收作用进入混凝土,且对流区控制深度X0与混凝土孔隙率具有较明显的线性关系,混凝土孔隙率越大,X0越大;在扩散区,氯离子主要通过浓度梯度下的扩散作用进入到混凝土内部,扩散区的氯离子扩散规律与Fick第二定律吻合较好。混凝土经过长达20多年的暴露后,其扩散系数的数量级为10-13m2/s。
3.自然环境下,氯离子扩散系数随深度增加,不同深度处的氯离子扩散系数符合对数正态分布;实验条件下,氯离子扩散系数与水灰比、孔隙率及强度均有较好的线性关系;但自然样本的氯离子扩散系数与强度的关系不强。分析发现了粗骨料面积分数和粗骨料投影圆当量径与氯离子扩散系数的关系也不强。
4.根据混凝土渗透性试验的结果,分析了混凝土的渗透系数、气体扩散系数与水灰比和强度的关系,并研究了混凝土的渗透系数、气体扩散系数和氯离子扩散系数三者之间的相关性,发现三者均值之间满足很好的线性关系。