盐湖环境下混凝土表面氯离子浓度的时变性研究.pdf
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1、2 0 1 4年 第 1 O期 ( 总 第 3 0 0期 ) Nu mb e r 1 0 i n 2 0 1 4 ( T o t a l No 3 0 0 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 理论研究 THEORETI 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 4 1 0 O 1 1 盐湖环境下混凝土表面氯离子浓度的时变性研究 李长成 ,张立明 ,沈艳东 ( 吉林交通职业技术学院 ,吉林 长春 1 3 0 0 1 2 ) 摘要 : 采用盐湖 卤水浸泡试验, 定期检测了混凝土不同深度的自由氯离子含
2、量 , 并对数据进行了拟合分析, 研究了混凝土表面 氯离子浓度随时间的变化规律 , 分析了水灰比和粉煤灰掺量对表面氯离子浓度大小影响。 结果表明, 表面氯离子浓度随时间的增加 逐渐增长并最终达到稳定状态。 随着水灰比的增大而增大 ; 随着粉煤灰掺量的增大先降低后增加。 通过对现有模型的比较 , 提出了更 适合是盐湖环境的表面氯离子浓度的模型。 关键词: 盐湖卤水 ;混凝土;表面氯离子浓度 ;时变性 中图分类号: T U5 2 8 叭 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 1 0 0 0 4 1 0 3 Ex per i m en t al a
3、nal y si s on t i m e -dependent l a w of sur f ac e c hl or i de i on conc en t r a t i on of conc r e t e LICha n gc he n g, ZHANG Li mi n g, S HEN Ya n do n g ( J i L i n C o m mu n i c a t i o n P o l y t e c h n i c , C h a n g c h un 1 3 0 0 1 2 , C h i n a ) Ab s t r a c t : I mme r s i o n i
4、 n s a l t l a k e b ri n e wa s a d o p t e d t o p e r i o d i c a l l y t e s t c h l o ri d e i o n c o n c e n t a t d i f f e r e n t d e p t h s o f c o n c r e t e a n d r e g r e s s i o n a na lys i s wa s c o mpl e t e d Va r i a t i o n l a w of s u r f a c e c h l o r i d e i o n c o n
5、c r e t e wi t h t i me wa s i n ve s t i g a t e d E虢 c t o f wa t e r t o c e me n t r a t i o a n d f l y a s h c o n t e n t o n s i z e of s u r f a c e c hl o r i d e i on c o nc e n t r a t i o n we r e a l s o a n a l y z e d Te s t r e s ul t s h o we d t h a t s ur f a c e c hl o r i d e i
6、 o n c o nc e n t r a t i o n g r a d u a l l y gre w wi t h the i nc r e a s e o f t i me an d r e a c h e s a s t e a d y s t a t e l a s t l y W i th t h e i n c r e a s e o f wa t e r t o c e me n t r a t i o me an t gre a t e r s u r f a c e c h l o rid e i o n c o n c e n t r a t i o n S ur f
7、a c e c h l o r i d e i o n c o n c e nt r a t i o n fi r s t i n c r e a s e d an d廿1 e n d e c r e a s e d wi th t h e i nc r e a s e o f fly a s h c o n t e n t An a d a pt e d mo d e l wa s p r o po s e d b y c o mpa r i s o n an d c o r r e c t i o n o fc u r r e n t mo de l s Ke y w o r d s :
8、s a l t l ak e b ri n e: c o n c r e t e: s u r f a c e c h l o ri d e i o n c o n c e n tr i o n; t i me d e p h e n t 0 引 言 在氯盐环境下的钢筋混凝土结构早期破坏 的主要原 因是环境 中的氯离子进入钢筋混凝土结构 内部 引发钢筋 锈蚀, 钢筋体积膨胀引发混凝土表面剥落、 截面变小、 承载 力下 降。 因此氯离 子扩散能力 是混凝土耐久 性研究 的热 点。 氯离子在混凝土 中的扩散是 由于氯离子的浓度差 引 起 的 , 混凝 土表面氯离子浓部越大 , 内外部氯离子浓度差
9、越大 , 氯离子扩散至混凝土内速度越快。 目前对氯盐环境下 混凝土寿命预测 主要使用的是 ti c k第二定律 , 而 ti c k 假定 表面氯离子浓度是恒定的。 国内外大量测试结果表明p _ 习 , 实 际环境中混凝土表面氯离子浓度是一个随时间变化 的。 目 前 国内外 学者对 表面氯离子浓度的时变规律做 了大量的 研究 。 主要模型 6 有 线性 、 平方根 型 、 幂 函数 型 、 对数 型等 几种形式。 这些研究主要集中在海洋环境下或单一的氯盐 环境 ,对 盐湖地 区混凝土 的表面氯离子含量 的报道还很 少 。 基于此 , 本研究选用 了青海盐湖察 尔汗盐 湖卤水作 为 室 内浸泡溶
10、 液 , 测定 了不 同腐蚀 龄期 的混凝土 的 自由氯 离子浓 度 , 深入研究 混凝土在 盐湖 卤水 浸泡环境 下 的表 面氯离 子含量 随水 灰 比和矿渣掺 量的关 系 , 利用 实测数 据对试验模 型进行验 证 。 提 出了更适合盐 湖环境 的表面 氯离子 时变性 的模 型。 为预测盐 湖环境 下混凝土结 构寿 命 提高理论支撑 。 1 试验计划 1 1 原材料 湖北黄石水泥厂生产的华新牌 P I 5 2 5 级水泥 。 镇江 谏壁 电厂华源 I 级粉煤灰 。 江苏江南粉磨公 司生产 的 $ 9 5 级 磨细 矿渣 , 比表 面积 4 6 1 r n 2 k g 。 胶凝 材料 化学
11、成分 见 表 1 。 兰州产河砂 , I I 区级配 , 中砂细度模数为 2 5 。 甘肃 省 临洮河 口产石 灰岩碎 石 , 5 2 0 1T I 1 T I 连续级 配 , 最 大粒 径 2 0 I I IT I 。 饮用水。 江苏省苏博特 P C A ( I ) 聚羧酸类高性能减 水剂 , 减水率达 2 0 以上。 试件的尺寸为 5 0 0 m mx l 0 0 mmx 7 5 n l n l 收稿 日期 :2 0 1 4 - - 0 4 1 6 基 金项 目:国家重点基础研究发展计划( “ 9 7 3 ” 计划 ) 项目( 2 0 0 9 C B 6 2 3 2 0 3 ) ; 国家
12、自然科学基金项 目( 5 1 1 7 8 2 2 1 ) ; 浙江省自然科学基金项 目 ( L Y1 2 E 0 8 0 0 3 ) 41 表 1 胶凝材料的化学成分 1 2 配合比 1 3 试验步骤 选用 水胶 比分别 为 0 5 3 、 0 3 5和 0 2 3的三种不 同混 1 3 1 室 内浸泡 凝土 的配合 比、 坍落度及 2 8 d 抗压强度见表 2 。 腐蚀溶液是从青海察尔汗盐湖运 回的盐湖 卤水 , 用等 表 2 混凝土配合 及抗压强度 离子光谱测定的化学成分件见表 3 。 表 3 青海察尔汗盐湖卤水化学成分 mg L 名称 N a M c a 2 + C 1 一 s o ,
13、- H c 0 i c O 含量6 8 3 6 0 5 9 7 7 8 3 5 1 3 0 4 2 4 1 2 0 4 2 0 9 2 2 2 9 0 1 2 7 4 1 7 1 6 1 3 2 混凝土取样和氯离子分析测试 钢筋混凝土梁分别置于试验室盐湖卤水 中进行试验 , 腐蚀时间分别为 9 0 、 1 8 0 、 2 7 0 、 3 6 0 、 4 5 0 、 5 4 0 d 后 , 将混凝土 梁运 回试验室 , 8 0烘干 2 4 h后 , 冷却到 室温后 , 用钻头 对干燥的钢筋混凝土构件分层取样, 深度依次为 0 - 5 T T 1 T T I 、 5 1 0 mm、 1 0 1 5
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