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第 3 1 卷第 5期 V0 1 3 1 No 5 水 利 水 电 科 技 进 展 Ad v a n c e s i n S c i e n c e a n d T e e h n o l o o f W a t e r R e s o u r c e s 2 0 1 1 年 1 0月 Oc t 2 01 1 D O I ： 1 0 3 8 8 0 j i s s n 1 0 0 6 7 6 4 7 2 0 1 1 0 5 0 2 0 溶液成分对混凝土中氯离子扩散系数影响的研究综述 宋子健 ， 蒋林华2 ( 1 河海大学土木与交通学院， 江苏 南京2 1 0 0 9 8 ； 2 河海大学力学与材料学院， 江苏 南京2 1 0 0 9 8 ) 摘要 ： 从氯 离子在 电解质 中的扩散机理 出发 ， 结合混凝土性质 ， 概述溶液成分对 混凝土 中氯 离子扩 散 系数 的影响机理。介绍适用于研究溶液成分影响的氯 离子扩散 系数的试验方法。总结国内外关 于溶液成分对混凝土中氯离子扩散 系数影响的研究成果 ， 指 出现今一些试验研 究中的不足， 并在此 基础上提 出有待深入研 究的问题 。 关键词 ： 氯 离子扩散 系数 ； 电解质溶液； 溶液成分 ； 混凝土； 综述 中图分类号： T U 5 2 8 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 6 7 6 4 7 ( 2 0 1 1 ) 0 5 0 0 8 2 0 6 R e ne wo f r e s e a I 懒o n i n fl u e n c e o f s o l u t i o n c o mp o s i ti o n O i l c h l o r i d e d i ff u s i v i t y c o e ffic i e n t i n c o n c r e t e S 0 N G Z i j i an ， J L N G L i n h u a z ( 1 C o l le g e o fc a n d T r a n s p o r t a t io n E n g i n e e ri n g，H o h a i U r d v e r s h y ， ， n g 2 1 0 o 9 8 ，C h i na； 2 c 0 恤r e of Me c h a n i m a nd Ma t e r i a l s ，I t o h a i U n i v e r s i t r，N a n j i n g 2 1 0 0 9 8 ，C h i n a) - Ab s t r a c t ：田l e i n u e n c i n g me c h a n i s m o f t h e s o l u ti o n c o mp o s i t i o n o n the c h l o r i d e d i ff u s i v i t y c o e ff i c i e n t i n c o n c r e t e w a s s u m ma r i z e d b a s e d o n the d i ff u s i o n me c h a n i s m o f the c t d o r i d e i n e l e c t r o l y t e s o l u ti o n an d the p r o p e r t i e s o f c o n c r e t e S o me t e s t me t h o d s a p p l i c a b l e t o s t u d y the i n fl u e n c e o f t h e s o l u t i o n c o mpo s i t i o n O i l t h e c hlo rid e diff u s i v i t y c oeffic i e n t i n c o n c r e t e w e r e i n t r o d u e e d r I 1h e w o r l d w i d e a ,c h i e v e me n t s o f t h e r e s e a r c h e s O i l i n f l u e n c e o f s o l u ti o n c o mpos it i o n o n e h l o r i d e d i ff u s i v i t y c o e f f i c i e n t i n c o n c r e t e w e r e r e v i e w e d n1 e d i s a d v an t a g e s o f t h e e x i s ti n g t e s t me t h o d s w e r e p u t f o r w a r d On s u c h a b a s i s s o me k e y p r o b l e ms we r e p r o p o s e d Ke y wo r d s ：c hlo r i d e d i ff u s i v i t y c o e ffic i e n t ；e l e c t r o l yte sol u ti o n：s o l u t i o n c o mpos i t i o n ；c o n c ret e ；rev i e w 钢筋混凝土结构结合了钢筋和混凝土的特点， 造价较低 ， 是土木工程的首选形式。过去人们对 混凝土耐久性问题认识不足 ， 大量钢筋混凝土和预 应力混凝土构筑物常常因其钢筋锈蚀而导致破坏， 给国民经济和人民生命安全带来巨大损失_ 2 J 。氯离 子的侵入是引起钢筋锈蚀的首要因素_ 3 j 。合理评估 氯化物的侵人性能及混凝土寿命是确保氯盐环境中 钢筋混凝土结构耐久性的首要任务 j 。 氯离子在混凝土中的侵入过程可以看作氯离子 在多孔介质的孔溶液 中的运输 ， 氯离子在混凝土 中 的侵入机制包括扩散机制、 对流机制和电迁移机制 等 J 。扩散机制是氯离子侵入混凝 土的主要机制。 大部分的扩散行为都是用 F i c k 定律来描述的。然 而即便只考虑氯离子在混凝土孔隙液 中的扩散过 程， F i c k 定律所描述的扩散系数也并非常数， 而是溶 液成分的函数。弄清溶液成分影响混凝土中氯离子 扩散的复杂机理， 掌握溶液成分影响 昆 凝土中氯离 子扩散的规律， 对准确评估钢筋 昆 凝土结构耐久性 有着重要意义 。 1 溶液成分影响混凝土中氯离子扩散系数 的基本理论 氯离子在混凝土孔隙液 中的扩散过程是非常复 杂的， 用简单的 F i c k 定律来描述氯离子扩散存在着 种种问题 6。要弄清溶液成 分影响混凝 土中氯 离 子扩散的复杂机理 ， 需综合考虑孔隙溶液 和混凝土 材料的复杂特性。 1 1 混凝土 中氯离子扩散的理想模型 1 9 7 0 年 ， C o l l e p a r d i 假定混凝 土材料是各向同 性的均质材料且不与氯离子发生反应， 首次把 F ic k 定律应用到混凝土材料 中。发展至今 ， F i c k定律 已 经成为预测混凝土中氯离子扩散行为的基础数学模 型。F i c k 定律在一维空间可表示为_ 8 j ， ：D芈 ( 1 ) d 戈 式中： ， 为 扩散通 量 ， m o l ( m 2 S ) ； D 为扩散 系数 ， m2 s ； c 为离子浓度 ， m o l m 3 。 基金项 目： 国家 自 然科学基金( 5 0 9 7 8 0 8 5 ， 5 0 8 0 8 0 6 6 ) ； 江苏省六大人才高峰2 0 0 9 年 A类资助项 目( 苏人社( R ) J l 2 0 0 9 1 8 2 号) 作者简介 ： 宋子健( 1 9 8 7 一) ， 男， 江苏东海人 ， 博士研究生， 从事混凝土耐久性研究。E m a i l ： s o n g z ij i a n h h u e d u a n 8 2 水利 水电科技进展 ， 2 0 1 1 ， 3 1 ( 5 )T e l ： 0 2 5 8 3 7 8 6 3 3 5 E - m a ： 血h h u e d u m h t t p ： k k b h h u e d u m 在理想的扩散过程 中， 氯离子不 与孔溶液及混 凝土相互作用。扩散推动力与 s to k e s 黏滞阻力 9 平 衡， 扩散稳定时： ，=一 R T d c = B尺 dc 6 7 ： r I N A d x ( 2 ) 一一 一 D n d 式中： R为气体常数( 8 3 1 4 J ( m o K ) ) ； T为溶液的 绝对温度， K ； r 为氯离子半径 ， m ； 呀为溶液黏度， k g ( m S ) ； N A 为阿伏伽德罗常数； B为只与溶液种 类相关 的常数。 扩散系数可用 S t o k e s E i n s t e i n方程表示 ： Do = t l = ( 3 ) 式中： D 。 为理想状态下的扩散系数。 由式 ( 3 ) 可知 ， 在温度和溶剂恒定的条件下， D 为常数， 这也从理论上证明了 F i c k 定律适用于理想 状态的氯离子扩散。 1 2 混凝土孔溶液性质对氯离子扩散的影响 1 2 1 离子 间静 电作 用 真实孔溶液中含有多种强电解质。即使这些电 解质浓度很稀， 离子间静电作用仍不可忽视。因此 必须引入活度系数来修正离子的化学势。修正后的 氯离子化学势为 1 0 - 1 1 = a o+R T l n ( cf ) ( 4 ) 此时扩散驱动力为 1 0 , 1 2 一 c = 一 R T xx ( 1 + ) ( 5 ) 式中： f z 0 为标准状态下的化学势， J m o l ；f为活度系数。 扩散推 动力 与 s t o k e s 黏滞阻力_ 9 _9平衡 ， 扩散 系 数可表示为 D = R T( + ) = D o ( + )( 6 ) D e b y e H t i e k e l 离子互吸理论 很 好地解释 了 稀电解质和理想电解质溶液的活度偏差， 并在稀摩 尔浓度( 约 0 0 0 1 m o l L ) 范围内得到验证。由 D e b y e H t i e k e l 理论可知 ： n f = 一 ( ) ( 7 ) 式 中： e 为元 电荷 电量 ； e为介 电常数 ， c ( N m 2 ) ； e 0 为真空介电常数； ，f 为离子氛厚度的倒数， 13 3 一； 口 为与离子半径相关的参数， m 。 离子氛厚度为 一 = (8 ) 式中 ： ，为离子强度。 当摩尔浓度超过 0 0 0 1 m o l L 后， 离子氛会失去 其平稳性 ， 须考虑短程排斥作用 、 离子水化及离子缔 合作用等因素对 D e b y e H t ic k e l 理论 的修正。例如 G u g g e n h e i m首先在该理论上加入短程作用项 ， 并经 过不 断 改 进 ” ， 式 ( 9 )已可 适 用 于 摩 尔 浓 度 为 1 m o l L 1)A下的溶液【 H J ： n f：丝 +6 ( 9 ) + r B l 式 中： 4， B， b为只与温度相关的参数 ； + ( z 一 ) 为正 ( 负) 离子电荷数。 1 2 2阳 离子 迟后 效应 离子对驱动力 的响应能力取决于离子 的绝 对淌度 ( a b s o l u t e m o b i l i t y ) 1 2 ， 。绝 对 淌度被 定 义 为 6 3 M a b = ( 1 0 ) 1 d 式中： d 为驱动力氯离子在 F d 下的运动速度。 单个离子的扩散系数取决于其绝对淌度， 两者 的关系可以用 E i n s t e i n 公式 1 2 , 1 6 描述 ： D ： Ua ；b s R T ( 1 1 ) VA 由于绝对淌度不同， 离子的迁移速度各不相同， 从而导致其扩散系数不同。在真实溶液中， 为了保 持溶液 的电中性 ， 阴、 阳离子必须一起运 动， 这样阴 阳离子 ( 氛) 之问就会相互作用。所以电解质溶液的 整体扩散系数是阴、 阳离子扩散系数的函数。以二 元电解质为例 ， 电解质的扩散系数 D 是 阴、 阳离子 扩散系数的加权平均值： D ： 斗 ( 1 2 ) z +D+ + l 一 I D一 式( 1 2 ) 只适用于二元电解质溶液， 而对于多元 电解 质 溶 液 ， 这 种 相 互 依 存 的 关 系更 为 复 杂 。 T a n g 14 , 17 使用式( 1 3 ) 表达阳离子迟后效应及活度对 有效扩散系数 D 的影响： D ： D ( 1 一 。 ) ( 1 + ) ( 1 3 ) 式中： 。 为阴、 阳离子迁移率之差。 1 3 混凝土材料特性对氯离子扩散的影响 1 3 1双 电层 效应 混凝土的胶凝材料 中含有 C a O， S i 0 4和 A 1 2 0 3 ， 这类无机氧化物的水化物表面覆盖一层羟基。通常 这类 羟基具有失去氢核的能力 ， 造成混凝土与极性 介质( 孑 L 隙液) 接触的孔隙壁带负电。带电的孔隙壁 会强烈吸引孑 L 隙液中带相反电荷的离子( 反离子) ， 于是孔隙壁的表面电荷和孑 L 隙液 中的反离子构成 了 双电层 1 2 。图 1 为双电层模型示意图。 双电层中， 离孔隙壁表面近的反离子被强烈束 缚着 ， 形成结构相对 固定 的离子层 ， 即 S t e m层 ； S t e m 水利水 电科技进展 ， 2 0 1 1 ， 3 1 ( 5 ) T e l ： 0 2 5 8 3 7 8 6 3 3 5 E - m a i l ： _豇 e d u m h t tp： k k b h h u e d u 6 9 t 8 3 擘 i 妮 一 l I l ， O Of l 图 1 双电层 效应 层之外的反离子一方面受到电场力作用靠近孔隙 壁 ， 另一方面由于分子热运动而远离孔隙壁 ， 从 而形 成结构较为松散 的离 子云 ， 即扩散 层； S t e m层和扩 散层之间是厚度相对较薄的切变层。扩散层内反离 子服从 P o i s s o n B o l t z m a n n 分布 ， 离子云内外的电位差 称为 z e t a电位。根据 B o h z m a n n方 程 及 P o i s s o n方 程_ 1 j 可以求得距孔隙壁表面 处反离子的摩尔浓 度分布 ： lD ( ) = c ig ie e x p ( ) ( 1 4 ) i 、 式 中： ( ) 为距孔隙壁表面 处的电势 。 若设z + =I l = z ， ( ) 可通过式( 1 5 ) 求得： ta n h = ta n h e x p ( 一 ) ( 1 5 ) 由式 ( 1 5 ) 可知 ， 双 电层 会对 氯离 子扩 散加上 1 个 电势壁垒， 其大小取决于德拜长度。结合式( 8 ) 可知 ， 离子强度 和毛细孔 径均会影 响双电层效应。 离子强度越小， 电势壁垒越大； 孔径越细， 电势壁垒 的效果就越 明显。由于双电层总是阻止离子通过 ， 离子在混凝土中的扩散就要消耗更多的能量。一般 来说， 给定离子强度的氯离子只能通过一定孔径以 上的毛细孔 ； 而对于给定 的孔径 ， 离子强度越大 ， 就 越容易通过 1 2 。 1 3 2 氯 离子结 合效应 胶凝材料对氯离子结合效应包括物理吸附和化 学结合。物理吸附就是范德华力， 化学结合作用主 要是 胶 凝 材 料 中 的 c A 与 氯 离 子 结 合 生成 3 C a O A 12 O 3 C a C 1 2 1 0 H 2 0 ( F r i e d e l 盐) 19 。影响结合 能力的因素有很多， 除了水泥化学成分、 掺和料成 分、 碳化效应、 电场、 温度等重要因素外， 还与孔溶液 成分有关。孔溶液浓度越大， 结合量越大； 阳离子不 同， 结合量也有很大差别， A r y a 等加 和 Y u a n等 2 l 1 发现 N a C 1 的结合量为 4 3 ， C a C 1 2 为 6 5 ， M s O： 为 6 1 ， 海水为 4 3 。 Y u a n 等 2 1 和 M a r t i n 等 2 2 建议采用式( 1 6 ) 描述 结合效应对混凝土中氯离子扩散的影响： 8 4 水利 水电科技进展 ， 2 0 1 1 ， 3 1 ( 5 ) T e l ： 0 2 5 8 3 7 8 6 3 3 5 OC t ： 3 川 x D Oc f t 3 l J A ) ( 1 6 ) a e a 、 u 式中： c 为氯离子总量； D 。 为自由氯离子扩散系数； C f 为 自由氯离子含量； W 为可蒸发水 占混凝土的体 积分数 。 N i l s s o n等定义表观氯离子扩散系数 D 为L 2 1 D = ( 1 7 ) l We 3c f 式中： d c b 为结合氯离子与 自由氯离子关系曲线的斜 率， 表征胶凝材料对氯离子的结合能力， 不同种类混 凝土对应不同类型的结合能力。常见的结合规律 有 5 ， 2 0 - ： a 线性结合 ： C b= q C f ( 1 8 ) b L a n g m u i r 等温吸附结合 ： C b= ( 1 9 ) c F r e u n d l ic h 等温吸附结合： c b= a ( 2 0 ) d B E T吸附结合： Cb a( - 一 ( 1 - ) ( - 一 c bm ( 一 ) 一 + ( 一 + ： ) 】 ( 2 1 ) 式中： C b 为结合氯离子质量分数； O t ， 为由混凝土 类别决定的常数 ； C b m 为结合氯离子最大质量分数； c 为表面氯离子质量分数。 T a n g 等 指出： 线性结合过于简化结合机理， 低估了混凝土在低氯离子摩尔浓度时的结合能力 ， 而高估了混凝土在高氯离子摩尔浓度时的结合能 力， 但是由于其表达形式简单， 故广泛应用于数值模 拟计算； L a n g m u i r 等温吸附是非线性的结合关系， 在 高氯离子摩尔浓度 区间趋于水平 ， 意 味着混凝土的 结合能力有上限， 适用于氯离子在孔隙液中摩尔浓 度低于0 0 5 m o l L的情况； F r e u n d li c h 等温吸附关系 表明在孔隙液中高氯离子摩尔浓度的情况下， 混凝 土仍有继续结合氯离子的能力， 对于混凝土在较高 氯离子摩尔浓度情况下( O 0 1 1 m o l L ) 的结合能力 拟和最为理想 5 , 2 0 , 2 3 。 2 溶液成分影响混凝土中氯离子扩散 系数 的试验研 究 2 1 适用的试验方法 昆 凝土中的氯离子扩散迁移特性的测定方法已 E- ma ： e d u m h t tp： k k b h h u e d u m 趋于成熟， 蒋林华等l 2 4 -2 6 J 相继对其做出了综述。氯 离子扩散 系数 的测定方法可 以分成慢速法 和快速 法， 其中最为经典的慢速法包括： 扩散槽法、 自然浸 泡法 、 高浓度盐溶液浸泡法 、 体积扩散法 ； 最有影响 力 的快速法包括 ： 电量法 、 稳态 电迁移法 、 R C M法和 电阻( 导率) 法等l4 ,2 7 J 。除此之外， 还出现了一些尚 未得到广泛认可的新颖方法 ， 如交流 阻抗 谱法【 2 8 j 。 由于综述测定方法的文献较多 ， 本文不作详细介绍 。 值得注意的是 ， 各种方法测定的扩散迁移特性 并不相 同。稳态电迁移法 和 R C M法测定 的是氯离 子有效迁移系数 D 。 和表观迁移系数 D ， 而扩散 槽法和 自然浸泡法测定的是有效扩散系数 D 和表 观扩散系数 D d l 。一般来说用快速法测得的迁 移系数远大于慢速法测得的扩散 系数 ， T a n g 2 9 l 认 为 这是由于在快速法中， 巨大的电场力使离子相互作 用等因素对扩散的影响可 以完全忽略 。 事实上 ， 电迁移过程和 自然扩散过程是有很大 区别 的。首先在 电迁移过程 中， 试验时间较快 ， 可忽 略龄期效应和结合效应对氯离子扩散系数的影响； 其次当外加电场大到一定程度 时， 便可忽略或减小 双电层效应和溶液活度对氯离子扩散系数的影响； 再者外加 电场产生的电泳 、 松弛及电渗效应也会影 响氯离子 的迁移特性。因此快速法一般不适用于研 究溶液 成分对氯离子扩 散 系数 的影响。T a n g 的 试验数据也证 明了外源氯离子摩尔浓度对 DR C M 影 响不显著。而扩散槽法和自然浸泡法等慢速法更能 反映混凝土中氯离子扩散的真实情况， 比较适用于 研究溶液成分对氯离子扩散系数的影响。 2 2 国内外研究成果 有关溶液成分影响混凝土中氯离子扩散系数 的 试验研究国外开展较早 ， 国内才刚刚起 步。然而大 多数氯离子扩散试验采用的是单一的氯化物源溶 液， 用复合氯化物源溶液进行氯离子扩散试验的研 究报道还不多见。 K o n d o 等【 J 和 U s h i v a l n a 等【 3 J 测定 了不同氯盐 在水泥净浆 中的扩散系数 。试验采用扩散槽 法 ， 把 饱水 的水泥净浆试样一边放入含有不同氯盐的饱和 C a ( O H) 2 溶液 ， 另一边放人饱和 C a ( O H) 2 溶液 ， 5 0 1 0 0 h后扩散便可进入稳态阶段 ， 通过稳态 阶段摩尔 浓度的增加速度便可计算 出氯离子的扩散系数。试 验结果 表明不 同氯盐的扩散系数并不相 同， 且 DM s C t L K c l 。 等 3 1 J 和, DC a C DL i C 1 D DN a C 1 K o n d o U s h i y a m a 等_ 3 J 认为， 水泥净浆试件可比作电正性的 半透膜， 会与氯盐发生物理、 化学反应。G j r v 等l3 3 J 也测得氯离子摩尔浓度相同时 C a C 1 2 溶液的氯离子 渗透率比 N a C 1 溶液高得多。此后， l d m a n l 3 4 j 注意 到了阳离子类型对氯离子渗透有很大影响， 并对 K o n d o 等 和 U s h iy a m a 等_ 3 2 _ 的研究进行了总结。 自此溶液成分对混凝土中氯离子扩散的影响开始受 到重视 。 G o t o等_ 3 j 采用 自然浸泡法测定了氯盐 的表观 扩散系数 ， 并 指出 c l 一 扩散速度快 于 M 和 N a 。 G o t o 等l3 6 J 又使用扩散槽法测定了0 5 m o l L的 N a C 1 源溶液在不 同条件 ( 温度 、 养护时间 、 水灰 比等) 下的 扩散系数， 发现在各种条件下 N a 和 c l 一 的扩散速 度差别都非常大 ， c l 一 比 N a 的扩散速度快 3 4倍。 C h a t t e r j i 等 0 采用 与 G o t o等【 相似 的方 法测定 了 1 m o l L 的 N a C 1 的扩散系数 ， 得到了相似的结果。此 后 C h a t t e r j i 3 8 j 又使用相同方法测量了更多氯盐溶液 的氯离子和 阳离子的扩散系数( 表 1 ) ， 并指 出阳离 子和阴离子扩散系数 的区别是双电层效应造成的， 且受 到其 阳离子 的影 响 3 7 , 3 9 - 4 0 。J o h a n n e s s o n等 用 E P M A技术测定 了单侧浸泡于质量分数为 3 的 N a C 1 溶液中 1 a 的混凝土试件的各离子摩尔浓度分 布 ， 并计算了各种离子的扩散系数 ， 也证实了混凝土 中各离子 的扩散速度并不相 同。众多试验结果表 明， 阳离子在混凝土中的扩散速度要 比氯离子快得 多 ， 且对氯离子扩散速度有很大的影 响。 表 1 用扩散槽法测定的不同氯源溶液的扩散系数 3 9 试件 源溶液 墨塑 ： ： ： ! ： 厚度 l m 成分D c 广D“ 一DN +DK + 早期的研究成果只是对溶液成分影响氯离子扩 散系数进行 了简单 的定性分析 ， 把阳离子对氯离子 扩散系数影响简单归咎于双电层效应。然而这些研 究成果没有给出合理 的理论来解释氯离子扩散系数 随源溶液摩尔浓度的增加而降低的现象， 更没有出 现翔实准确的试验数据用来建立准确的数学模型以 预测混凝土源溶液和孔溶液中的离子种类及浓度对 混凝土扩散系数的影响。 Z h a n g 等 1 j 采用稳态电迁移的方法测量了不同 摩尔浓度 N a C 1 的渗透性能( 表 2 ) ， 并首次给出了与 摩尔浓度相关的修正系数。该试验采用的是与 A S T M 1 2 0 2中相似的设备， 只是稍微变动了扩散槽的 水利 水电科技进展 ， 2 0 1 1 ， 3 1 ( 5 ) T e l ： ff 2 5 8 3 7 8 6 3 3 5 E - m a d： j z h h u e d u m h t t p： k k b 。 h h u e d u m 。 8 5 表 2 用稳定电迁移法测定的不同摩尔浓度 的 N a C 1 源溶 液迁 移系数 源溶液氯离子Da 一 ( 1 0 m 2 s I 1 ) 摩尔浓度 ( 1 o ，n 0 I L 一 ) 0 0 1 O 0 5 0 1 O O 3 O 0 5 0 1 【 x 】 9 6 1 2 1 2 00 4 5 6 4 1 2 2 3 O 4 2 7 4 1 0 1 9 3 2 O 6 1 4 2 3 0 3 O 5 1 1 体积， 且把外加电压降为 1 2 V 。在稍后的研究中， Z h a n g 等l 1 用 D e b y e H t i c k e l 论 来解释摩 尔浓度对 扩散系数的影响， 并把溶液成分对扩散系数的影响 归结为离子之问的作用力、 阳离子迟后运动及双电 层效应 。Z h a n g 等_ 4 2 J 在最新的研究中给出了氯离子 扩散系数与氯离子源溶液摩尔浓度 的数学模型 ： D( C )= D 0一a l ( c一0 0 0 1 ) 1 J 3+a 2 ( c一0 0 0 1 ) ( 2 2 ) 式中： a ， a ， m均为由试验数据确定的经验常数 。 值得注意的是， 式( 2 2 ) 描述的只是源溶液摩尔 浓度与扩散系数的关系， 并非孔隙液摩尔浓度与扩 散系数的关系。而且该数学模型是在电迁移加速试 验下得到的， 并不能用来预测氯离子在混凝 土中的 自然扩散过程。 3 有待深入研究的问题 迄今 ， 有关溶液成分影响混凝土中氯离子扩散 系数的研究仍有很多不足之处。首先 ， 相关理论不 够充分 、 全面， 多是直接引用 电解质 中的理论 ， 而浓 电解质中的离子扩散机理本身还不确定， 只存在一 些半经验理论； 其次， 大多试验研究采用的是单一氯 化物源溶液， 用复合氯化物源溶液进行氯离子扩散 试验的研究报道还不多见 ； 再者， 没有准确的数学模 型能够预测源溶液和孔溶液成分对混凝土中氯离子 扩散系数的影响， 仅有的扩散系数与源溶液摩尔浓 度关系的数学模型也是 由稳态电迁移的测量结果拟 合所得， 不能用来预测氯离子在混凝土中的自然扩 散过程。因此 ， 笔者认 为有必要对 以下几个方面进 行深入研究 ： 复合离子在混凝土 中的扩散机理及 其对氯离子扩散系数影响的研究 ； 常见 离子种类 和摩尔浓度对混凝土中氯离子自然扩散影响的敏感 性研究； 建立考虑溶液成分影响的氯离子扩散模 型； 基于溶液成分对混凝土中氯离子扩散系数的 影响， 找出降低氯离子侵入速度、 提高氯盐环境中钢 筋混凝土结构使用寿命的新方法。 参考文献 ： 1 金伟良， 赵国藩， 贡金鑫 结构可靠度理论 M 北京 ： 中 8 6 水利水电科技进展， 2 0 1 1 ， 3 1 ( 5 ) T e l ： 0 2 5 8 3 7 8 6 3 3 5 国建筑工业出版社， 2 0 0 0 2吴瑾 海洋环境下钢筋混凝土结构锈裂损伤评估研究 D 南京 ： 河海大学， 2 0 0 3 3M E T H A P K D u r a b i l i t y o f c o n c r e t e f i f t y y e a r s o f p r o g r e s s C M A L H O T R A V MD u r a b i l i t y o f C o n c r e t e S e c o n d I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e De t r o i t ： A me ri c a n C o n c r e t e I n s t i t u t e ， 1 9 91 4洪定海， 丁建彤 混凝土抗氯化物侵入性标准测试方法 的适用性 J 东南大学学报 ：自然科学版 ， 2 0 0 6 ， 3 6 ( s 2 ) ： 3 9 - 4 4 5张奕 氯离子在混凝土中的输运机理研究 D 杭州： 浙 江大学， 2 0 0 8 6 余红发， 孙伟 混凝土氯离子扩散理论模型 J 东南大 学学报： 自然科学版， 2 0 0 6 ， 3 6 ( s 2 ) ： 6 8 7 6 7C O L L E P A R D I MP e n e r t a t i o n o f c h l o r i d e i o n s i n t o c e m e n t p a s t e s a n d c o n c r e t e l M We s t e r v i l l e ： A m e ri c a n C e r a mi c S o c i e t y， 1 9 7 2 8陆佩文 无机材料科学基础 M 武汉： 武汉理工大学出 版社 ， 2 0 0 5 9R O B I N S O N R A， S T O K E S R H E l e c t r o l y t e s o l u d o n s M L o n d o n：Bu t t e r w o r t h s S c i e n t i fic PL i c a t i o n s ， 1 95 9 1 0 P H I L I P H E l e c t r o c h e m i s t r y M N e w Y o r k ： C h a p m a n& Ha l 1 1 9 9 4 1 1 刘冠昆， 车冠全， 陈六平， 等 物理化学 M 广州： 中山 大学出版社， 2 0 0 0 1 2 Z HA N G T i e w e i ，G J R V O E D iff u s i o n b e h a v i o r o f c hl o ri d e I o n s i n c o n c r e t e J C e m e n t and C o n c r e t e R e s e a r c h ， 1 9 9 6 ， 2 6 ( 6 ) ： 9 0 7 9 1 7 1 3 胡英 物理化学 M 4版 北京： 高等教育出版社 ， 1 9 9 9 【 1 4 T A N G L u - p i n g C o n c e n t r a ti o n d e p e n d e n c e o f d i ff u s i o n and m i g r a ti o n o f c h l o ri d e i o n s ，p a r t 2： e x peri me n t a l e v a l u a ti o n s J C e m e n t and C o n c r e t e R e s e a r c h ，1 9 9 9 ， 2 9( 9 ) ： 1 4 6 9 1 4 7 4 1 5 Z H A N G T i e - w e i ， G J R O E E ff e c t o f i o n i c c o n c e n tr a ti o n i n m i gr a t i o n t e s t i n g o f c h l o r i d e d i ff u s iv i t y i n c o n c r e t e l J j C e m e n t a n d C o n c r e t e R e s e arc h ， 1 9 9 5 ， 2 5 ( 7 ) ： 1 5 3 5 1 5 4 2 1 6 B O C K R I S J O M， R E D D Y A K NE l e c t r o c h e m i c a l s y s t e m s M N e w Y o r k ： P l e n u m P r e s s ， 1 9 7 7 1 7 T A N G L u - p i n g C o n c e n t r a t i o n d e pen d e n c e o f d i ff u s i o n a n d mi g r a t i o n o f c h l o ri d e i o ns ， p a r t 1 ： t h e o ret i c a l c o n s i d e r a t i o n s J C e m e n t a n d C o n c ret e R e s e a r c h ， 1 9 9 9 ， 2 9( 9 ) ： 1 463 1 46 8 1 8 R I C E C L E l e c t r o k i n e t i c f l o w i n n a r r o w c y l i n d r i c a l c a p i l l a r y J J o u rnal o f P h v s i e al C h e mis t r y ， 1 9 6 5 ， 6 9 ( 1 1 ) ： 4 0 1 7 - 4 0 2 4 1 9 S A H U S ， B A D G E R s ， T H A U L O W N Me c h a n i s m o f t h a u ma s i t e f o r ma ti o n i n c o n c ret e s l abs o n g r a d e i n S o u t h e m C a l i f o r n i a J C e m e n t and C o n c r e t e C o m p o s i t e s ， 2 0 0 3 ， z 5 ( 8 ) ： 8 8 9 8 9 7 J 2 O J A R Y A C ， B U E N F E L D N R， N E WMA N J B F a c t o r s i n f l u e n c i n g c h l o ri d e b i n di n g i n c o n c ret e l J J C e m e n t a n d C o n c r e t e R e s e arc h ，1 9 9 0 ， 2 0 ( 2 ) ： 2 9 1 3 0 0 2 1 Y U A N Q i ang ， S H I C a i j u n ， S C H U T I E R D G C h l o ri d e b i n di n g o f c e m e n t - b ase d m a t e ri al s s u b j e c t e d t o e x t e r n a l c hlo ri d e e n r o n me n t ：A r e v i e w J C o n s t r u c ti o n and B u i l din g M a t e ri a l s ， 2 0 0 9 ， 2 3 ( 1 ) ： 卜1 3 f 2 2 MA R T f N 一 R 】 B，Z I B A R A H， H O O T O