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氯离子扩散进入混凝土中,破坏钢筋钝化膜是导致钢筋混凝土结构内部钢筋锈蚀、引起结构失效的重要原因。
本文采用自然扩散法,建立了二维与三维氯离子扩散的实验方法,设计了能够对混凝土试件施加荷载的实验加载系统,测试了粉煤灰混凝土在多重因素协同作用下氯离子的扩散特性,研究了反映氯离子扩散性的多个指标,探讨了不同因素作用对氯离子扩散性的影响,并设计了微型加载装置,探讨了弯曲荷载作用下混凝土的损伤劣化机理。
主要得出以下结论:
(1)水灰比一定时,20%的粉煤灰掺量的混凝土的2D和3D氯离子扩散系数最小,具有较好的抗氯离子扩散性;粉煤灰掺量一定时,水灰比越大,混凝土的2D和3D氯离子扩散系数越大,抗氯离子扩散性越差;随着标准养护龄期的增加,2D和3D氯离子扩散系数减小,但氯离子扩散6个月后的氯离子扩散系数相差不大。粉煤灰掺量与氯离子扩散系数的关系为D<,0>=(10.36-0.315F<,A>+0.00912F<,A><2>)(cm<2>/s)。
(2)2D和3D氯离子扩散深度的轮廓线是一个圆角,2D和3D氯离子扩散存在交互作用。为量化这种交互作用,提出了2D、3D氯离子扩散交互系数的概念。
(3)弯曲荷载作用下,混凝土的2D氯离子扩散系数较单因素下均有不同程度的提高;应力水平达到0.5时,氯离子扩散系数与不施加弯曲荷载的情况相比有显著增大,说明在这个应力水平作用下,混凝土的微观结构和连通毛细孔的变化足以显著影响氯离子的渗透性;弯拉应力造成了混凝土基体内在缺陷扩展、增多,成为氯离子向混凝土内部扩散的通道。应力水平与氯离子扩散系数的关系为D<,t>=(9.2+17.4σ<1.5>)t<-m>。
(4)干湿循环作用加快了氯离子向混凝土内部的扩散。
(5)碳化对氯离子向混凝土内部的扩散有明显的加速作用;混凝土的碳化从Friedel盐中置换出氯离子,即混凝土的碳化使AFm相中的X由碳酸盐取代已固化的氯离子,而释放出Cl<->,大大降低混凝土对氯离子的固化。
(6)建立了基于氯离子扩散的多因素寿命预测模型。