氯盐侵蚀环境下水工混凝土结构耐久性分析.pdf

2 0 1 3年第 4期 式中 ：C为氯离子浓度 ，常用混凝 土中的氯离子质 量与混凝 土 中胶凝材料质量 的比值 ，也可 用每立方米混凝土的氯离子质量表示 ； D为第二定律中的扩散系数； t 和 x分别是时间和距离。 c ( x t )= C i c s 日 i ) 1_e 式中：t 为混凝土表面受环境氯离子作用时间； C( X ， t ) 是经过时 间 t 氯离子侵入到离表面深 度为 x 处的氯离子浓度； e r r 为误差函数 ； C i 为氯离子初始浓度 ； C 为氯离子表面浓度 ； x为距离 ； D 。 为氯离子扩散系数。 混凝土氯离子扩散系数按下式计算 ： DR C M 2 8 7 21 0- 6 式中：D 。为 R C M法测定 的混凝土氯离子 扩散 系 数 ，1T I s ； T为 阳 极 电解 液 初 始 及 最 终 温 度 的平 均 值 ，K； h为试件高度 ，1 1 3 ； x 为氯离子扩散深度 ，n l ； t 为通电试验时间，S ； 仅为辅助变量 ，o 【 = 3 3 3 81 0 T h 。 研究表明 ：在海洋环境 中的海水作用下， 氯离子主要是按扩散机理侵入混凝 土；在海水干湿 交替区，氯离子侵入混凝土主要是混凝土表层的毛 细管吸附和 内部 的扩散。这些 区域 的混凝 土构件 ， 当表层的混凝土风干到一定时间后再次遭遇海水 时， 氯离子的侵入主要是混凝土对海水的毛细管吸附机 理。毛细管吸附能力随着风干的程度而增大，而混 凝土 中毛细管吸收海水 的能力取决 于混凝土的孔隙 结构和其间游离水 的含量。当干透的混凝土表层遭 遇海水时，主要依靠毛细管作用吸附海水，直到饱 和状态 。当外界环境再次干燥时 ，混凝土中水流方 向发生逆转，水分从毛细孔对大气开放的部位蒸发， 混凝土表层孔隙液的盐分浓度增大，使得混凝土表 层和内部产生氯离子浓度差 。这 时混凝土孔隙液 中 的盐分依照扩散机理 向混凝土 内部扩散。只要混凝 土具备足够的湿度 ，就可以进行这种扩散 ，饱水时 5 8 扩散率最高。 5 结语 对处于氯化物环境中的水工混凝土结构 ，在设 计 图和施工文件 中应有耐久性的具体 内容 ，如 ：抗 氯离子侵人指标 D 、混凝土材料与钢筋的保护层 最小厚度 C 、最大氯离子含量、混凝土最低强度等 级 、最大水胶 比、最大碱含量、裂缝控制及 防腐蚀 附加措施等。 水工混凝土结构的耐久性 问题非常突出和复杂 ， 不仅环境作用本身多变，还带有很大的不确定性与 不确知性 。水工建筑物 有抗碳化 、抗 氯离子侵蚀 、 抗渗、抗冻 、抗硫酸盐侵蚀 、抗冲 、抗磨蚀 、早期 抗裂等性能要求。要从根本上解决已建和新建工程 的耐久性问题 ，提高水利工程施工质量，保证水工 混凝土耐久性，实现水工建筑物设计使用寿命，还 存在许 多理 论 与 实 践 方 面 的研 究 工 作 需 要 深 入 进行 。 参考文献 1 邢锋 ，等 沿海地区混凝土结构 耐久性及其设 计方法 M 北京 ：人民交通出版社 ，2 0 0 4 2 金伟 良 氯盐环境下混凝土结构耐久性理论与 设计方法 M 北京 ：科学出版社 ，2 0 1 1 3 陈肇元，等 混凝土结构耐久性设计与施工指 南 C C E S 0 1 2 0 0 4 ( 2 0 0 5年修订版 ) s 北京 ： 中国建筑工业出版社 ，2 0 0 5 4 洪定海 混凝土中钢筋的腐蚀与保护 M 北 京 ：中国铁道出版社 ，1 9 9 8 5 P K u m a r Me h t a C o n c r e t e Mi c r o s t r u c t u r e ， P r o p e r - t i e s a n d M a t e r i a l s M U S A：M c g r a wH i l l ， 2 0 0 6 6 黄俊 ，张俊芝 ，等 干湿环境条件下 氯离子侵 蚀 的模拟试验 J 混凝土，2 0 1 2 ，( 1 2 ) 7 李克非 干湿交替表层下混凝土 中氯离子传输 ： 原理 、试 验 和 模 拟 J 硅 酸盐 学 报 ，2 0 1 0， ( 4 ) 8 金伟良，等 海水干湿交替区氯离子对混凝土 侵入作用的现场检测和分析 J 水利学报， 2 0 0 9 ，( 3 ) 9 国家 自然科学基金委员会工程与材料科学部 水利科 学 与海 洋 工程 学科 发 展 战略研 究 报告 ( 2 0 1 1 2 0 1 5 ) M 北京 ：科学 出版社 ，2 0 1 1 作者简介：刘世川( 1 9 7 6一) ，男，福建惠安 人 ，硕士，工程师，从事水利工程管理工作。