多因素作用下钢筋混凝土构件氯离子扩散系数模型
混凝土氯离子扩散系数的测定原理及实验方法
混凝土氯离子扩散系数的测定原理及实验方法一、前言混凝土是建筑工程中常用的一种材料，但是它也存在一些问题，比如混凝土中含有氯离子，会导致钢筋锈蚀，从而影响混凝土的使用寿命和安全性。
因此，测定混凝土中氯离子的扩散系数是非常重要的，本文将详细介绍混凝土氯离子扩散系数的测定原理及实验方法。
二、混凝土氯离子扩散系数的测定原理混凝土中氯离子的扩散系数可以通过测定混凝土中氯离子的扩散速率来得到。
混凝土中氯离子的扩散速率可以用菲克第一定律来描述，即：$$J=-D\frac{dc}{dx}$$其中，$J$表示单位时间内通过混凝土单位面积的氯离子通量，$D$表示混凝土中氯离子的扩散系数，$c$表示混凝土中氯离子浓度，$x$表示混凝土中离子扩散的距离。
根据菲克第一定律，可以得到混凝土中氯离子的扩散系数的计算公式：$$D=\frac{J}{\frac{dc}{dx}}$$因此，测定混凝土中氯离子的扩散速率和浓度梯度，就可以得到混凝土中氯离子的扩散系数。
三、混凝土氯离子扩散系数的测定实验方法混凝土氯离子扩散系数的测定实验方法分为两种：非稳态法和稳态法。
1. 非稳态法非稳态法主要是通过测定混凝土中氯离子浓度随时间变化的曲线来确定混凝土中氯离子的扩散系数。
具体实验步骤如下：（1）准备混凝土试件：将混凝土制成圆柱形或立方体的试件。
试件制备时，应控制好混凝土的配合比和水灰比，以确保试件的均匀性和稳定性。
（2）浸泡试件：将试件放入0.3mol/L的NaCl溶液中浸泡，浸泡时间一般为28天，以使试件中的氯离子达到均匀分布。
（3）制备取样器：制备取样器，取样器的直径应大于试件的直径，高度应略大于试件的高度，以保证取样器能够完全覆盖试件。
（4）取样：在试件中心处用取样器取样，然后立即将取样器放入NaOH溶液中。
NaOH溶液用于停止混凝土中氯离子的扩散，防止测量的误差。
（5）测量：将取样器中的NaOH溶液取出，用离子色谱仪测量其中的氯离子浓度。
混凝土中氯离子扩散系数测定方法
混凝土中氯离子扩散系数测定方法一、引言混凝土中氯离子扩散系数测定方法是评价混凝土耐久性的重要指标之一，对于混凝土结构的设计、施工以及维护具有重要意义。
因此，深入研究混凝土中氯离子扩散系数测定方法，对于提高混凝土的耐久性、延长混凝土的使用寿命有着重要的意义。
二、混凝土中氯离子扩散的原理混凝土中氯离子扩散是由于氯离子在混凝土中的自由移动引起的。
氯离子在混凝土中的扩散过程可以用扩散方程描述，即Fick扩散方程。
Fick扩散方程可以表示为：D=φ×D0其中，D表示混凝土中氯离子的扩散系数，φ表示混凝土中氯离子的有效扩散系数，D0表示混凝土中氯离子的自由扩散系数。
三、混凝土中氯离子扩散系数测定方法1. 水浸法水浸法是测定混凝土中氯离子扩散系数的常用方法之一。
该方法的具体步骤如下：（1）将混凝土试件放入水中，使其完全浸泡。
（2）在浸泡的过程中，测定混凝土中氯离子的浓度随时间的变化情况。
（3）根据混凝土中氯离子浓度随时间变化的曲线，计算混凝土中氯离子的扩散系数。
2. 湿度梯度法湿度梯度法是一种新型的测定混凝土中氯离子扩散系数的方法。
该方法的具体步骤如下：（1）将混凝土试件放置在高湿度的环境中，使试件上表面湿度达到100%。
（2）在试件的下表面设置一个负载，使其产生一定的压力。
（3）测量试件下表面的湿度变化情况，并根据湿度变化情况计算混凝土中氯离子的扩散系数。
3. 电导率法电导率法是一种测定混凝土中氯离子扩散系数的非常有效的方法。
该方法的具体步骤如下：（1）在混凝土试件上表面涂上一层导电涂料。
（2）在导电涂料表面放置两个电极，并连接到电阻器。
（3）测量电阻器的电阻值，并根据电阻值计算混凝土中氯离子的扩散系数。
四、混凝土中氯离子扩散系数测定方法的优缺点1. 水浸法的优缺点优点：水浸法操作简单，成本较低。
缺点：水浸法需要较长时间进行测量，且需要大量的混凝土试件。
2. 湿度梯度法的优缺点优点：湿度梯度法测量速度较快，只需要少量的混凝土试件。
混凝土中氯离子扩散的数值模拟研究
混凝土中氯离子扩散的数值模拟研究一、研究背景混凝土是一种广泛应用于建筑、道路、桥梁等工程领域的材料。
然而，混凝土在长期使用过程中会受到多种因素的影响，其中包括环境因素。
氯离子是混凝土中常见的一种污染物，它会引起混凝土的腐蚀和劣化，并且会对混凝土结构的强度和耐久性产生不良影响。
因此，研究混凝土中氯离子扩散的数值模拟具有重要的理论和实践价值。
二、研究目的本研究旨在通过数值模拟的方法，分析混凝土中氯离子扩散的规律和影响因素，并且探究改善混凝土中氯离子扩散的方法，为混凝土结构的设计、施工和维护提供理论支持和技术指导。
三、研究方法本研究采用有限元数值模拟方法，建立混凝土中氯离子扩散的数学模型。
首先，根据混凝土基本性质和氯离子扩散规律，建立氯离子扩散的动态平衡方程；其次，采用计算机软件进行数值模拟，利用有限元方法对混凝土中氯离子扩散的过程进行模拟和分析；最后，通过对模拟结果的分析和比较，总结混凝土中氯离子扩散的规律和影响因素，并且提出改善混凝土中氯离子扩散的方法。
四、研究结果通过数值模拟方法，得到了混凝土中氯离子扩散的相关参数和规律。
首先，氯离子在混凝土中的扩散速率与混凝土中孔隙度和水泥质量有关，随着孔隙度增加和水泥质量减小，氯离子的扩散速率会加快。
其次，氯离子在混凝土中的扩散速率与温度和湿度也有关系，随着温度和湿度的升高，氯离子的扩散速率也会增加。
最后，通过对混凝土中氯离子扩散规律的分析，提出了改善混凝土中氯离子扩散的方法，包括增加混凝土密实度、降低混凝土中孔隙度、控制混凝土中湿度、使用氯化物抑制剂等。
五、研究意义本研究通过数值模拟方法，分析了混凝土中氯离子扩散的规律和影响因素，并且提出了改善混凝土中氯离子扩散的方法，具有以下意义：（1）为混凝土结构的设计、施工和维护提供了理论支持和技术指导；（2）为混凝土结构的耐久性评估提供了可靠的数据和方法；（3）为混凝土材料的研究和应用提供了新的思路和方法。
六、研究结论本研究通过数值模拟方法，分析了混凝土中氯离子扩散的规律和影响因素，并且提出了改善混凝土中氯离子扩散的方法。
混凝土结构的氯离子扩散系数研究
混凝土结构的氯离子扩散系数研究一、研究背景混凝土是建筑工程中常用的材料，而氯离子是混凝土中常见的一种危害物质，会导致混凝土的氯离子扩散系数增大，加速混凝土的腐蚀和老化，导致建筑物的寿命缩短。
因此，研究混凝土结构的氯离子扩散系数具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、研究内容本篇论文旨在对混凝土结构的氯离子扩散系数进行研究，主要包括以下内容：1. 混凝土中氯离子的来源和危害2. 混凝土结构中氯离子扩散的原理和机制3. 影响混凝土结构氯离子扩散系数的因素4. 混凝土结构氯离子扩散系数的测试方法和标准5. 混凝土结构氯离子扩散系数的实验研究6. 混凝土结构氯离子扩散系数的计算模型7. 混凝土结构氯离子扩散系数的控制方法三、混凝土中氯离子的来源和危害混凝土中氯离子的来源主要包括以下几个方面：1. 混凝土原材料中的氯离子2. 外界环境中的氯离子，如海洋气候、化肥、潮湿气候等3. 氯化钠等混凝土外加剂氯离子对混凝土的危害主要表现在以下几个方面：1. 加速混凝土的腐蚀和老化2. 影响混凝土的抗压强度和抗拉强度3. 降低混凝土的耐久性和使用寿命四、混凝土结构中氯离子扩散的原理和机制混凝土结构中氯离子扩散的原理和机制主要是由于混凝土中含有微孔和毛细孔，氯离子通过这些孔道进入混凝土结构内部，使得混凝土结构内部的氯离子浓度不断增加。
同时，氯离子与混凝土中的石英、方解石、铝酸盐等物质发生反应，形成氯化物和水合物，导致混凝土结构的体积膨胀和变形。
五、影响混凝土结构氯离子扩散系数的因素影响混凝土结构氯离子扩散系数的因素主要包括以下几个方面：1. 混凝土中的孔隙度和孔径分布2. 混凝土中水泥熟化程度3. 混凝土中氯化物的浓度和种类4. 混凝土的温度和湿度六、混凝土结构氯离子扩散系数的测试方法和标准混凝土结构氯离子扩散系数的测试方法主要包括以下几种：1. 氯离子移动试验法2. 氯离子渗透试验法3. 电化学测试法混凝土结构氯离子扩散系数的标准主要包括以下几种：1. ASTM C1202-12a《混凝土氯离子扩散试验方法》2. GB/T 50082-2009《混凝土氯离子扩散系数测试方法》七、混凝土结构氯离子扩散系数的实验研究混凝土结构氯离子扩散系数的实验研究可以采用上述的测试方法进行，通过实验可以得到混凝土结构中氯离子扩散系数的数值，进而分析和研究影响混凝土结构氯离子扩散系数的因素。
混凝土中氯离子扩散系数的测试方法
混凝土中氯离子扩散系数的测试方法混凝土中氯离子扩散系数是评估混凝土结构耐久性的重要指标之一。
本文将介绍混凝土中氯离子扩散系数的测试方法。
一、原理混凝土中氯离子扩散系数测试是基于氯离子在混凝土中扩散的原理进行的。
氯离子在混凝土中的扩散可以用菲克第一定律表示：$$I=-D\frac{dc}{dx}$$其中，$I$为氯离子的扩散通量，$D$为氯离子的扩散系数，$c$为混凝土中氯离子的浓度，$x$为扩散距离。
在实验室中，可以通过浸泡试验或扩散试验来测定混凝土中氯离子的扩散系数。
浸泡试验是将混凝土试块浸泡在含有氯离子的溶液中，通过测定溶液中氯离子的浓度变化来评估混凝土中氯离子的扩散系数。
扩散试验是将混凝土试块的一侧暴露在含有氯离子的溶液中，通过测定混凝土试块对侧的氯离子浓度变化来评估混凝土中氯离子的扩散系数。
二、试验设备1. 氯离子浸泡试验设备：搅拌器、恒温水槽、电子天平、浸泡模具、试块钳、氯离子电极、电位计。
2. 氯离子扩散试验设备：搅拌器、电子天平、扩散模具、试块钳、氯离子电极、电位计。
三、试验步骤1. 混凝土试块的制备制备代表性的混凝土试块，试块尺寸为100mm×100mm×100mm。
混凝土材料应当符合设计要求，按照设计配合比进行配合。
2. 氯离子浸泡试验（1）试块表面处理：在试块表面切割出一个6cm×6cm的平面区域，用无菌棉球擦拭干净。
（2）制备浸泡溶液：将0.3M NaCl溶液配制在恒温水槽中，控制温度在23±2℃。
（3）试块浸泡：将试块放置在浸泡模具中，模具中加入浸泡溶液，深度为试块高度的1/2。
试块浸泡时间为28天。
（4）测量氯离子浓度：浸泡28天后，取出试块，用无菌棉球擦干表面水分，然后在试块上切割出一个6cm×6cm的平面区域，取样3次，每次样品重复3次，用氯离子电极测定浸泡溶液中氯离子的浓度。
（5）计算氯离子扩散系数：根据测量结果，计算出混凝土中氯离子的扩散系数。
混凝土氯离子扩散系数的测定原理
混凝土氯离子扩散系数的测定原理一、前言混凝土氯离子扩散系数的测定是混凝土结构耐久性评估的重要手段。
混凝土中的氯离子是混凝土结构中导致钢筋锈蚀的主要因素之一，因此混凝土结构的耐久性评估需要对混凝土氯离子扩散系数进行准确测定。
本文将从混凝土氯离子扩散系数的定义、测定方法、影响因素等方面进行详细阐述。
二、混凝土氯离子扩散系数的定义混凝土氯离子扩散系数是衡量混凝土中氯离子在固定时间内扩散到一定距离所需要的时间和距离的参数。
通常情况下，混凝土氯离子扩散系数的单位为m²/s。
三、混凝土氯离子扩散系数的测定方法混凝土氯离子扩散系数的测定方法主要有以下几种：1、自然扩散法自然扩散法是测定混凝土氯离子扩散系数的一种常用方法。
其基本原理是利用混凝土中氯离子在自由扩散过程中所需的时间和距离的关系，通过测量混凝土样品上下表面上氯离子含量的变化情况，从而计算出混凝土中氯离子的扩散系数。
2、非稳态扩散法非稳态扩散法是一种较为精确的测定混凝土氯离子扩散系数的方法。
其基本原理是在混凝土试样中加入一定浓度的氯离子溶液，通过测定混凝土试样中氯离子浓度的变化情况，计算出混凝土中氯离子的扩散系数。
3、电化学法电化学法是一种测定混凝土氯离子扩散系数的较为先进的方法。
其基本原理是利用电化学技术测定混凝土内部氯离子浓度在时间和位置上的变化情况，从而计算出混凝土中氯离子的扩散系数。
四、混凝土氯离子扩散系数的影响因素混凝土氯离子扩散系数受多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1、混凝土配合比混凝土配合比的不同会导致混凝土中孔隙度和孔隙分布的变化，从而影响混凝土氯离子扩散系数的大小。
2、混凝土龄期混凝土龄期的不同会导致混凝土中孔隙度和孔隙分布的变化，从而影响混凝土氯离子扩散系数的大小。
3、混凝土强度混凝土强度的不同会导致混凝土中孔隙度和孔隙分布的变化，从而影响混凝土氯离子扩散系数的大小。
4、混凝土水泥种类混凝土中水泥种类的不同会导致混凝土中孔隙度和孔隙分布的变化，从而影响混凝土氯离子扩散系数的大小。
混凝土中氯离子扩散系数的测定方法
混凝土中氯离子扩散系数的测定方法一、前言混凝土是一种广泛应用于建筑结构中的材料，具有较好的抗压性能和耐久性。
然而，混凝土中的氯离子会导致钢筋锈蚀，从而减少混凝土的使用寿命。
因此，测定混凝土中氯离子扩散系数对于混凝土的耐久性评估和维护具有重要意义。
二、氯离子在混凝土中的行为氯离子在混凝土中主要通过扩散和渗透进行传输。
氯离子的扩散是指氯离子在混凝土中沿着浓度梯度方向传输的过程。
混凝土中的氯离子扩散系数是描述氯离子扩散速率的重要参数，通常用D表示。
氯离子的渗透是指氯离子在混凝土中沿着水分运移方向传输的过程。
三、混凝土中氯离子扩散系数的测定方法测定混凝土中氯离子扩散系数可以采用不同的方法，下面将介绍一种常用的方法。
1. 氯离子扩散试验氯离子扩散试验是一种常用的测定混凝土中氯离子扩散系数的方法。
其主要原理是利用扩散方程描述氯离子在混凝土中的传输过程，通过测量氯离子浓度分布曲线及时间可以计算出混凝土中氯离子的扩散系数。
具体步骤如下：（1）制备混凝土试件：按照要求制备不同配比的混凝土试件，试件的尺寸和形状应符合要求。
（2）测定试件的初始质量：称量试件的质量，并记录下来。
（3）表面处理：在试件的两侧表面涂上一层薄薄的金属涂层，以防止氯离子从试件表面渗透进入试件内部。
（4）浸泡试件：将试件放入含氯离子的浸泡液中浸泡一定时间，使氯离子逐渐渗透进入混凝土试件内部。
（5）取样测定氯离子浓度：在试件不同深度处取样，并测定氯离子浓度。
（6）计算氯离子扩散系数：利用扩散方程和测得的氯离子浓度分布曲线计算混凝土中氯离子的扩散系数。
2. 电导率试验电导率试验是一种测定混凝土中氯离子扩散系数的快速方法。
其主要原理是利用混凝土中氯离子的电导率与氯离子浓度的关系，通过测量混凝土试件的电导率来计算混凝土中氯离子的浓度，从而求出混凝土中氯离子的扩散系数。
具体步骤如下：（1）制备混凝土试件：按照要求制备不同配比的混凝土试件，试件的尺寸和形状应符合要求。
多因素作用下混凝土中氯离子扩散计算新方法
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性 和有 效性 ． 关 键 词 ：混 凝 土 ；氯 离子 ； 扩 散 系数 ；气候 变 化 中图分 类号 ： ＴＵ５ ２ ８ ． ０ １ 文献 标 志码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ］ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ７ — ９ ６ ２ ９ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ ０ ７
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第 １ ６卷 第 ５期 ２ ０ １ ３年 １ Ｏ
Ｖｏ １ ． １ ６， Ｎｏ ． ５
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混凝土氯离子扩散理论模型
混凝土氯离子扩散理论模型一、本文概述混凝土作为建筑工程中最为常用的材料之一，其耐久性和稳定性对于建筑结构的长期安全运营具有至关重要的作用。
然而，在实际使用过程中，混凝土往往会受到各种环境因素的影响，其中氯离子的侵蚀是一个不容忽视的问题。
氯离子在混凝土中的扩散和渗透会导致钢筋的锈蚀，进而削弱混凝土结构的承载能力和使用寿命。
因此，研究混凝土中氯离子的扩散行为，建立相应的理论模型，对于预测和预防混凝土结构的耐久性损伤具有重要的理论和实践意义。
本文旨在深入探讨混凝土中氯离子的扩散理论模型。
文章将回顾氯离子在混凝土中扩散的基本原理和影响因素，包括氯离子的来源、扩散机制以及影响扩散速率的因素等。
在此基础上，文章将介绍几种常用的氯离子扩散理论模型，包括Fick第二定律模型、经验公式模型以及基于物理和化学原理的模型等。
这些模型各有优缺点，适用于不同的情况和条件。
通过对比分析这些模型的适用范围和局限性，可以为实际工程中的氯离子扩散预测和控制提供有益的参考。
本文还将讨论如何优化和改进现有的氯离子扩散模型，以提高其预测精度和实用性。
例如，可以考虑引入更多的影响因素，如混凝土材料的性质、环境条件以及氯离子的浓度变化等，以更全面地反映氯离子在混凝土中的扩散行为。
也可以尝试结合先进的数值计算方法和实验手段，建立更加精细和可靠的氯离子扩散模型。
这些研究将有助于推动混凝土结构耐久性研究的深入发展，为实际工程提供更加科学和有效的技术支持。
二、混凝土氯离子扩散的基本理论混凝土氯离子扩散理论是混凝土耐久性研究领域的重要分支，主要关注氯离子在混凝土中的传输机制和影响因素。
氯离子是混凝土耐久性破坏的主要因素之一，它能引起钢筋的锈蚀，从而严重影响混凝土结构的服役寿命。
因此，研究氯离子在混凝土中的扩散行为，对于预防和控制混凝土结构的耐久性损伤具有重要意义。
氯离子在混凝土中的扩散过程是一个复杂的物理化学过程。
在理论上，氯离子的扩散行为可以通过菲克第二定律进行描述，即氯离子在混凝土中的扩散通量与其浓度梯度成正比。
混凝土中氯离子扩散系数的计算原理
混凝土中氯离子扩散系数的计算原理一、引言混凝土作为一种重要的建筑材料，在建筑工程中得到了广泛的应用。
但是，随着时间的推移，混凝土中的氯离子会逐渐扩散到混凝土内部，导致钢筋锈蚀、混凝土开裂等问题。
因此，混凝土中氯离子扩散系数的计算原理对于确保混凝土的耐久性和使用寿命具有重要的意义。
二、混凝土中氯离子扩散的原理混凝土中氯离子的扩散主要是由于混凝土的孔隙结构和氯离子的浓度差异引起的。
混凝土中的孔隙结构可以看做是由许多微小的孔隙和空隙组成的，这些孔隙和空隙可以通过水分子和离子的扩散来传递氯离子。
当混凝土中氯离子的浓度差异较大时，氯离子就会向浓度较低的方向扩散，达到浓度平衡。
三、混凝土中氯离子扩散系数的定义混凝土中氯离子扩散系数是描述氯离子在混凝土中扩散速度的物理量，通常用D表示。
D的单位是m²/s。
混凝土中氯离子扩散系数的大小与混凝土的孔隙结构、水泥浆的质量、氯离子浓度、温度等因素有关。
四、混凝土中氯离子扩散系数的计算方法1. Fick定律Fick定律是描述扩散现象的基本定律之一。
它的基本表达式为：J=-D(dc/dx)其中，J是单位时间内物质的扩散通量，dc/dx是浓度梯度，D是扩散系数。
如果假设混凝土中氯离子的浓度分布是均匀的，那么可以将Fick定律简化为：J=-D(dc/dx)其中，J是单位时间内物质的扩散通量，dc/dx是浓度梯度，D是扩散系数。
2. 实验法实验法是计算混凝土中氯离子扩散系数的一种有效方法。
具体的实验步骤如下：(1)准备混凝土样品，将其放置在含有氯离子的溶液中浸泡。
(2)测量混凝土样品中氯离子的浓度随时间的变化情况。
(3)通过分析实验数据，得到混凝土中氯离子扩散系数的大小。
3. 模型法模型法是计算混凝土中氯离子扩散系数的另一种有效方法。
模型法通常使用数学模型来描述混凝土中氯离子的扩散过程。
常用的模型有：(1) Fick扩散模型Fick扩散模型是最基本的扩散模型。
它的基本表达式为：dc/dt=D(d²c/dx²)其中，dc/dt是混凝土中氯离子浓度随时间的变化率，D是混凝土中氯离子的扩散系数，d²c/dx²是混凝土中氯离子浓度的二阶导数。
混凝土氯离子扩散系数测试原理
混凝土氯离子扩散系数测试原理混凝土结构是现代建筑中使用最广泛的建筑材料之一。
然而，混凝土在使用过程中会遭受多种环境的侵蚀，其中最常见的是氯离子侵蚀，因为氯离子是混凝土结构中最常见的侵蚀因素之一。
氯离子的侵蚀会导致混凝土结构的力学性能下降，从而影响其使用寿命。
因此，为了保证混凝土结构的质量和使用寿命，需要进行混凝土氯离子扩散系数测试。
混凝土氯离子扩散系数测试原理是基于氯离子的电化学行为和混凝土结构的物理特性来进行的。
混凝土结构中的氯离子是通过溶液扩散进入混凝土结构的。
溶液中的氯离子在混凝土结构中的扩散是一个复杂的过程，包括化学反应、物理吸附、电化学反应等多个方面。
因此，混凝土氯离子扩散系数测试需要综合考虑多种因素。
混凝土氯离子扩散系数测试的基本原理是利用氯离子在混凝土中的扩散过程来测定混凝土中氯离子的扩散系数。
测试时，先将混凝土试件放入盐水中，使氯离子在混凝土中扩散，然后通过测定试件不同深度处的氯离子浓度来计算混凝土中氯离子的扩散系数。
一般来说，混凝土氯离子扩散系数测试需要使用电化学方法来进行。
电化学方法是混凝土氯离子扩散系数测试中最常用的方法之一。
该方法是通过在混凝土结构中嵌入电极，在电极上施加电压，测量电流和电势来确定混凝土中氯离子的扩散系数。
在测试过程中，电极需要嵌入混凝土结构中的一定深度，以保证测试结果的准确性。
电极的嵌入深度应该与混凝土结构的使用条件相符，以便得出更准确的测试结果。
除了电化学方法之外，还有其他的混凝土氯离子扩散系数测试方法，如放射性示踪法、自承重电极法等。
这些方法各有优缺点，选择合适的方法需要综合考虑实际情况和测试要求。
总之，混凝土氯离子扩散系数测试是保证混凝土结构质量的重要手段之一。
测试结果对于混凝土结构的维护和保养具有重要意义，可以帮助保证混凝土结构的使用寿命和安全性。
混凝土中氯离子扩散的数值模拟研究
混凝土中氯离子扩散的数值模拟研究一、研究背景和意义混凝土作为建筑结构材料，其性能与服务寿命直接影响着建筑物的安全和可靠性。
然而，混凝土在使用过程中会受到多种外界因素的影响，其中最常见的腐蚀因素之一就是氯离子。
氯离子在混凝土中的扩散过程会导致混凝土的钢筋锈蚀，从而降低混凝土的强度和耐久性，严重影响建筑物的使用寿命和安全性。
因此，深入研究混凝土中氯离子扩散的机理和规律，对于提高混凝土结构的耐久性和安全性具有重要的意义。
二、研究现状目前，混凝土中氯离子扩散的研究主要采用实验和数值模拟两种方法。
实验方法包括静态浸泡法、电迁移法、自然曝露法等，可以获得较为准确的实验数据，但是实验成本高、周期长、受到实验条件和操作人员技术水平的限制。
数值模拟方法则可以通过计算机模拟混凝土中氯离子扩散的过程，快速、准确地得到相应的结果，具有时间和空间的连续性，可以对扩散机理进行深入研究。
三、研究内容和方法本研究旨在通过数值模拟的方法，深入研究混凝土中氯离子扩散的机理和规律。
具体研究内容包括：1.建立混凝土中氯离子扩散的数值模型：采用有限元方法建立混凝土中氯离子扩散的数值模型，考虑混凝土的孔隙度、温度、湿度等因素对氯离子扩散的影响。
2.验证数值模拟结果的准确性：通过与现有实验数据的对比验证数值模拟结果的准确性和可靠性。
3.分析氯离子扩散的机理和规律：通过数值模拟分析氯离子在混凝土中扩散的机理和规律，探讨影响氯离子扩散的因素及其相互作用关系。
4.评估混凝土结构耐久性：根据数值模拟结果，评估混凝土结构在不同氯离子浓度下的耐久性，为混凝土结构的设计和维护提供科学依据。
本研究采用的主要方法为数值模拟，具体步骤包括：1.建立数值模型：采用有限元方法建立混凝土中氯离子扩散的数值模型，考虑混凝土的孔隙度、温度、湿度等因素对氯离子扩散的影响。
2.设置边界条件：根据实际情况设置模型的边界条件，包括氯离子的初始浓度、混凝土表面的氯离子浓度、环境温度、湿度等。
混凝土——氯离子扩散系数
混凝土氯离子扩散系数（1）基本原理氯离子扩散系数是一个描述混凝土内部氯离子迁移状况的物理量，它与介质两边的浓度梯度、穿透物质总量、穿透距离、穿透面积以及时间等因素有关。
氯离子扩散系数的计算公式是：D=（穿透物质总量×穿透距离）／（时间×穿透面积×两边浓度梯度）。
（2）目的与适用范围本方法适用于以测定氯离子在混凝土试件中非稳态迁移的迁移系数来确定混凝土抗氯离子渗透性能。
（3）仪器与材料氯离子扩散系数测定仪真空保水机试剂：阴极溶液采用10%的NaCl溶液，阳极溶液采用0.3mol/L的NaOH 溶液，Ca(OH)2浸泡溶液，显色指示剂硝酸银溶液。
（4）环境设施RCM试验所处的试验室温度控制在（20-25）℃。
（5）试验准备1、RCM试验用试件直径Φ=100±1 mm，高度h=50±2 mm 的圆柱体试件。
2、先将养护到规定龄期的试件暴露于空气中至表面干燥，以硅胶或树脂密封材料涂刷试件圆柱表面或侧面，必要时填补涂层中的孔洞以保证试件圆柱面或侧面完全密封。
3、测试前应进行真空饱水。
将试件放入真空干燥器中，启动真空泵，使真空干燥器中的负压保持在1～5kPa 之间，并维持这一真空3h 后注入足够的蒸馏水或者去离子水，直至淹没试件，试件浸没1h 后恢复常压，再继续浸泡18±2h。
（6）试验步骤1. 将混凝土切割成直径为100mm、厚度为50±2 mm的圆柱试样；2．将试样在超声浴中清洗或进行饱水（视所遵循规范而定）；3．将清洗或饱水后的试样安装在试样夹具上，注入测试溶液，连接测试主机；4．打开NJ-RCM 氯离子扩散系数测定仪主机进行电迁移实验；5．将电迁移后的试样沿轴向劈开，在劈开的表面上喷涂硝酸银溶液，确定扩散深度；6．将所需数据输入主机，主机自动计算该通道的扩散系数（7）计算混凝土非稳定态氯离子迁移系数计算公式如下：)2)2730238.0-d t )2()273(0239.0d -+-+⨯=U LX T X U L T D RCM （（ 式中： D RCM ——混凝土氯离子迁移系数，精确至0.1×10-2m 2/s ； U ——所用电压绝对值（V ）；T ——阳极溶液的初始温度和结束温度的平均值（℃）；Xd ——氯离子渗透深度的平均值（mm ），精确至0.1mm ； t ——试验持续时间（h ）（8）精度与允许差取同组三个试件通过氯离子迁移系数的平均值作为该组试件的电通量值。
混凝土氯离子扩散系数的测定方法
混凝土氯离子扩散系数的测定方法混凝土是一种常见的建筑材料，但是它存在氯离子扩散的问题，这可能会导致混凝土结构的腐蚀和损坏。
因此，测定混凝土氯离子扩散系数对于建筑工程设计和维护至关重要。
本文将介绍混凝土氯离子扩散系数的测定方法。
一、实验原理氯离子在混凝土中的扩散过程可以用菲克第一定律表示：$J=-D\frac{dc}{dx}$，其中，$J$表示氯离子的扩散通量，$D$表示混凝土的氯离子扩散系数，$c$表示氯离子的浓度，$x$表示混凝土中的位置。
因此，可以通过测定氯离子的扩散通量和浓度梯度来计算混凝土的氯离子扩散系数。
二、实验步骤1. 混凝土试件的制备首先，需要制备混凝土试件。
选择混凝土材料，按照一定比例配制混凝土，并将混凝土倒入模具中，振实并平整。
将模具放置在温度为20℃±2℃，湿度为（65±5）%的试验室中养护28天，使混凝土充分硬化。
然后，从制备好的混凝土试件中切割出圆盘形试件，直径为100mm，厚度为50mm。
2. 氯离子源的制备这里介绍两种制备氯离子源的方法。
方法一：用NaCl溶液浸泡混凝土试件首先，将10g的NaCl溶解在100ml的蒸馏水中，得到1mol/L的NaCl溶液。
然后，将混凝土试件放在NaCl溶液中浸泡48小时，使试件中充分吸收NaCl溶液。
浸泡后，从混凝土试件中取出一个圆柱形样品，直径为50mm，高度为25mm，作为氯离子源。
方法二：用NaCl溶液浸泡滤纸首先，将10g的NaCl溶解在100ml的蒸馏水中，得到1mol/L的NaCl溶液。
然后，用NaCl溶液浸泡5g的滤纸，使滤纸充分吸收NaCl溶液。
然后，将NaCl溶液浸泡过的滤纸放置在混凝土试件的中央，作为氯离子源。
3. 实验装置的组装将混凝土试件放置在实验装置中，将氯离子源放在混凝土试件的中央，并用密封胶固定住。
然后，在混凝土试件的上下两侧各设置一个电极，用电缆连接到电源上。
4. 实验的进行将混凝土试件放置在恒温恒湿的环境中，温度为20℃±2℃，湿度为（65±5）%。
混凝土氯离子扩散系数原理
混凝土氯离子扩散系数原理一、引言混凝土作为一种常见的建筑材料，其性能对于建筑物的结构和使用寿命有着至关重要的影响。
其中，混凝土的氯离子扩散系数是评价混凝土耐久性的重要指标之一。
本文将详细介绍混凝土氯离子扩散系数的原理及其影响因素。
二、混凝土氯离子扩散系数的定义混凝土氯离子扩散系数是指在一定温度下，氯离子在混凝土中扩散的速度。
通常采用Fick第二定律来描述氯离子在混凝土中的扩散行为，即：C=C0·erf(x/2√Dt)其中，C和C0分别表示混凝土中氯离子的浓度和初始浓度，erf为误差函数，x为距离，D为扩散系数，t为时间。
上式表明，扩散系数越大，氯离子在混凝土中扩散的速度就越快。
三、影响混凝土氯离子扩散系数的因素1.混凝土配合比混凝土配合比的不同会导致混凝土的密实度和孔隙度不同，从而影响氯离子在混凝土中的扩散速率。
一般来说，水灰比越小，混凝土的密实度越高，孔隙度越小，氯离子的扩散系数就越小。
2.混凝土龄期混凝土的龄期也会影响混凝土氯离子扩散系数。
一般来说，混凝土的龄期越长，其水泥石化程度越高，孔隙度越小，氯离子的扩散系数就越小。
3.混凝土中氯离子的浓度混凝土中氯离子的浓度越高，其扩散系数就越大。
因此，在混凝土中使用过高浓度的氯化物会导致混凝土的耐久性降低。
4.混凝土中气孔结构混凝土中存在不同类型的气孔结构，如孔隙、空隙和裂缝等。
这些气孔结构会影响混凝土的孔隙度和密实度，从而影响氯离子的扩散系数。
例如，混凝土中存在大量的小孔隙和细微的裂缝，会导致氯离子的扩散系数增大。
5.混凝土中的骨料种类混凝土中的骨料种类也会影响混凝土氯离子扩散系数。
研究表明，使用一些亲水性较强的天然骨料，如石英、花岗岩等，可以降低混凝土的氯离子扩散系数。
6.混凝土中的添加剂混凝土中的添加剂也会影响混凝土氯离子扩散系数。
例如，使用硅酸盐类添加剂可以降低混凝土中的氯离子扩散系数。
四、混凝土氯离子扩散系数的测试方法混凝土氯离子扩散系数的测试方法有很多种，其中比较常用的是电导法和荧光法。
大掺量高性能混凝土氯离子扩散系数的多因素耦合模型
大掺量高性能混凝土氯离子扩散系数的多因素耦合模型考虑混凝土主要配合比参数水胶比、粉煤灰掺量和矿粉掺量对混凝土抗氯离子渗透性能的影响，基于试验数据甄选原则合理地选取47组28天龄期的大掺量高性能混凝土氯离子扩散系数的RCM法试验数据，并通过多元回归方法分析各影响因素与混凝土氯离子扩散系数的相关关系，据此建立了大掺量高性能混凝土氯离子扩散系数的多因素耦合预测模型。
研究结果表明，本文建立的多因素模型能较好地反映水胶比、粉煤灰掺量、矿粉掺量等因素与氯离子扩散系数的耦合关系，具有较好的可信度与适用性。
标签：大掺量高性能混凝土；氯离子扩散系数；多因素耦合模型；RCM1 引言对于海洋环境和除冰盐环境中的钢筋混凝土结构，氯离子侵入到混凝土内部，使得混凝土中钢筋表面的钝化膜遭到破坏而发生锈蚀，最终导致混凝土保护层开裂、剥落，混凝土结构发生耐久性破坏[1-2]。
因此，氯盐环境下混凝土的抗氯离子渗透性能是混凝土结构耐久性的重要影响因素，而评价混凝土抗氯离子渗透性能的一个关键指标则是氯离子扩散系数[3]。
目前我国多数耐久性设计标准和施工指南采用RCM法来测定氯离子扩散系数。
RCM法也称为快速氯离子迁移系数法，该方法的优点是试验仪器设备简单、易于操作、测试周期短、试验速度快等，是国内外使用最普遍的评定混凝土抗氯离子渗透性能的快速试验方法之一。
已有的研究成果显示，混凝土的水胶比和粉煤灰、矿粉等矿物掺合料对氯离子扩散系数影响显著。
近年来，对于大掺量矿物掺合料的高性能混凝土研究较多，且结果表明，掺合料的掺量超过40%时会对混凝土性能有明显影响。
因此，研究学者通常把水胶比和矿物掺合料掺量用作氯离子扩散系数预测模型的基本参数，并依此分析混凝土抗氯离子渗透性能与这些参数之间的关联性。
然而，目前大多数研究是针对普通掺量的混凝土中某个或某两个因素而建立的氯离子扩散系数计算模型，关于大掺量高性能混凝土氯离子扩散系数多因素模型研究相对较少。
混凝土在多重因素作用下的氯离子扩散方程
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混凝土中氯离子扩散方程的解析解
混凝土中氯离子扩散方程的解析解《混凝土中氯离子扩散方程的解析解》
氯离子在混凝土中扩散，一直是影响混凝土结果的重要参数。
所有混凝土中添
加的外加剂具有显著的作用，它对氯离子的扩散显得尤为重要。
混凝土中通过氯离子的扩散，混凝土结构的物理性能会发生明显变化。
因而，准确建立氯离子在混凝土中扩散方程，不仅有助于混凝土结构质量调整，还可以更好的预测混凝土结构的服役性。
混凝土中氯离子扩散方程的解析解，主要依赖于室温（T）、混凝土的密度（ρ）、粒径（d）及其中掺入的外加剂（X），表达如下：
D = (10^4/T)ρ d^2 * exp^（-39.68/T * X^(1/2））
其中D是单位厚度内的氯离子的扩散系数，X是在混凝土中掺入外加剂的数量。
氯离子的扩散系数，可以从上式看出，它与粒径、密度以及添加量是成正比的，与温度不断下降是成反比的，并随着增加掺入的外加剂量而呈现出二次方的特点。
混凝土中氯离子的扩散方程的解析解，是评估混凝土的结构性能的关键手段。
与实验法等其他方法相比，该方程具有计算快捷、数据灵活等优势。
它可以很好的反应外加剂对混凝土结构中氯离子的扩散和覆盖特性，并使用多种类型混凝土，估计氯离子扩散系数，更好的开发混凝土结构在施工过程中的性能。
混凝土中氯离子扩散方程的解析解
混凝土中氯离子扩散方程的解析解混凝土是各种建筑结构中最常用的建筑材料之一，其耐久性和耐磨性都非常好。
然而，混凝土中含有大量氯离子，这可能会对混凝土砌体耐久性产生不利影响。
因此，探究如何有效控制混凝土中氯离子的浓度，提高混凝土砌体的耐久性，成为混凝土领域研究者的热门课题。
氯离子扩散主要受到氯离子浓度、温度、气压和孔隙率等因素的影响。
因此，研究人员使用数学模型来描述混凝土中氯离子的扩散。
在大量的实验和研究的基础上，许多相关的数学模型得到了普遍的认可，如理查德逊氯离子扩散方程。
它可以用来描述混凝土中氯离子的扩散过程，并为我们提供可行的解决方案。
理查德逊氯离子扩散方程是一个一维扩散方程，它表示氯离子浓度在混凝土中的改变取决于时间和空间：DC/t =/x (KC/x)其中，C表示氯离子浓度，K表示扩散系数，t表示时间，X表示方向深度。
通过用积分方法解理查德逊扩散方程，可以得到最终的扩散方程解：C(x,t)=C0+∫0t[K/2π(t-τ)^(-1/2)]exp(-x^2/4K(t-τ))dτ其中，C0表示原始氯离子浓度。
此解析解表明，随着时间的增加，氯离子浓度会按预期下降，而氯离子浓度的下降程度也取决于扩散系数K。
因此，在混凝土中控制氯离子浓度的最有效方法是通过控制扩散系数K来实现。
总的来说，理查德逊氯离子扩散方程的解析解是一种有效的混凝土中氯离子浓度控制方案，也是提高混凝土砌体耐久性的有效手段。
因此，将此解析解用于实际工程中是非常有必要的。
以上就是本文关于“混凝土中氯离子扩散方程的解析解”的全部内容。
在混凝土中氯离子的扩散主要受到氯离子浓度、温度、气压和孔隙率等因素的影响，因此需要采用有效的手段来控制混凝土中氯离子的浓度。
为此，使用理查德逊氯离子扩散方程的解析解可以很好地实现这一目的，而且也是提高混凝土砌体耐久性的有效方法。
多重因素下混凝土氯离子扩散CA模型及寿命预测
多重因素下混凝土氯离子扩散CA模型及寿命预测陈梦成;袁素叶【摘要】基于元胞自动机(Cellular Automata,简称CA)原理建立了混凝土中氯离子扩散的多因素耦合CA模型,该模型考虑了时间效应、水灰比、温度、相对湿度、氯离子结合效应、结构微缺陷等多重因素的影响.将多因素耦合的CA模型模拟结果与长期暴露在复杂氯盐环境中的实测值进行对比,氯离子浓度的CA模拟值和实测值吻合良好,且考虑因素越多模拟效果越好,说明利用CA方法描述混凝土中氯离子扩散行为是准确、可靠的.此外研究了各种因素影响下的混凝土耐久性寿命预测.【期刊名称】《铁道建筑》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】5页(P134-138)【关键词】混凝土;元胞自动机;氯离子扩散;多因素耦合;寿命预测【作者】陈梦成;袁素叶【作者单位】华东交通大学土木建筑学院,江西南昌330013;华东交通大学土木建筑学院,江西南昌330013【正文语种】中文【中图分类】TU528.1氯离子侵蚀是导致混凝土结构力学性能逐步劣化的一个重要因素，氯离子入侵到钢筋表面使钢筋脱钝锈蚀，导致结构承载力随时间而降低，直至无法承担原设计荷载。
因此，模拟氯盐环境中混凝土结构氯离子分布和预测混凝土中钢筋初锈时间，对混凝土结构设计中增加概念设计或对结构承载力评估及耐久性寿命预测都有十分重大的意义。
近年来，许多学者对氯离子侵蚀导致混凝土耐久性退化进行了研究。
文献［1］在传统扩散方程的基础上，建立了荷载-氯盐侵蚀耦合作用下的寿命预测模型。
文献［2］针对暴露在侵蚀环境下多因素对氯离子结合效应造成的影响，基于Fick第二定律（Fick Second Law，简称FSL）得出修正后的扩散模型。
在这些研究中虽然建立了考虑各种环境载荷作用的理论模型，但模型中常含有高阶微分，形式复杂，其解析求解也相当困难，阻碍了工程实践应用。
文献［3］对置于侵蚀环境下的结构提出元胞自动机方法，研究有害物质扩散和混凝土耐久性寿命评估。
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其数学解为 : Cx = Cs ( 1 - erf ) ( 2)
式中 : C x 为距混凝土表面 x 处的氯离子浓度; C s 为 混凝土表面的氯离子浓度; x 为距离构件表面的深 度; t 为 曝 露 时 间 ; er f 为 误 差 函 数, erf( u) = 2 u - u2 e ∃ du 。 0
摘
颖a , 霍
达a, b
( 北京工业大学 a. 建筑工程学院; b. 城市与工程安全减灾省部共建教育部重点实验室, 北京 100124)
要: 通过对钢筋混凝土氯离子侵蚀机理的分析, 在 Fick 第二扩散定律基础上 , 建立了综合考虑
水灰比、 湿度、 时间、 温度 、 混凝土材料对氯离子结合作用等多因素作用下的氯离子侵蚀模型, 并给 出了考虑边界条件的侵蚀模型数学解 。 通过对长期现场暴露试验数据分析 , 验证了该侵蚀模型的 有效性和可靠性 。与传统的 F ick 第二扩散定律模型对比并分析得 : 该模型不仅能反映结构实际受 氯盐侵蚀的发展趋势和混凝土不同深度处的氯离子浓度 , 而且能预测不同时期钢筋处的氯离子含 量和钢筋开始锈蚀时间。 关键词: 侵蚀; 扩散系数; 多因素; 钢筋混凝土构件 中图分类号 : T U528. 01 文献标志码: A 文章编号: 1674 4764( 2011) 01 0012 05
பைடு நூலகம்
收稿日期 : 2010 06 02 基金 项目 : 国家自然科学基金资助项目 ( 50808005) ; 国家科技 支撑计划项目 ( 2006BA J27B04) ; 北 京市自然 科学基金重 大 项目 ( 8100001) 作者简介 : 滕 海 文 ( 1974 ) , 女 , 博 士 , 副 教 授 , 主 要从 事 结 构 耐 久 性 分 析、 结 构 损 伤 识 别与 维 修 加 固 研 究 , ( E mail) tenghaiw en@ bjut. edu. cn 。
( a. College o f A rchitectur e and Civil Engineer ing ; b. Key Lab of U rban Securit y and Disaster Engineering , M OE, Beijing U niver sity o f T echno log y , Beijing 100124, P. R. China)
第1期
滕海文 , 等 : 多因素作用下钢筋混凝土构件氯离子扩散系数模型
13
混凝土抗氯离子渗透性的主要指标。在常规的 F ick 扩散方程中假定氯离子扩散系数 D 为常量 , 这与实 际情况并不吻合。由于混凝土水化过程需要经过很 长时间才能完成 , 因此 D 是一个随时间、 氯离子浓 度等因素变化的函数。余红发
#
1. 2
考虑多因素作用下的有效氯离子扩散系数 氯离子在混凝土中的扩散
1. 2. 1 水灰比的影响
∃
主要受水泥石毛细孔的影响 , 而水泥石的毛细孔是 混凝土水灰比的函数 , 所以水灰比对混凝土扩散系 数的影响占有主要地位 , 随水灰比的降低扩散系数 减小
[ 4]
t 28 t
m
∃ ( 6)
。但由于扩 散系数 与水灰 比的 关系比 较复
Chloride Ion Diffusion Coefficient Model of R. C. Elements under Multiple Factors
TENG Hai w en a , b , SHU Zheng cha ng a , HUANG Ying a , HUO Da a , b
[ 13] -1 [ 10] [ 8 9]
在 Fick 定律基础
上, 提出了综合考虑氯离子结合能力、 氯离子扩散系 数的时间依赖性和结构微缺陷影响的实际混凝土氯 离子扩散新方程。吴相豪
[ 3]
建立了综合考虑混凝土
氯离子结合能力、 氯离子扩散系数的时间依赖性、 水 灰比和应力状态影响的新扩散方程。 尽管目前对多因素作用下的氯离子侵蚀模型有 一定研究, 但仍然存在许多问题 , 如考虑的因素相对 简单, 或是在某些特定条件下的研究; 或是需确定的 参数多 , 其实用性可操作性有待探讨; 或方程中引入 的参数本身就是一个难以确定的变量, 参数值的准 确性有待探讨等。基于此 , 该文在 F ick 第二定律基 础上建立了综合考虑水灰比、 湿度、 时间、 温度、 混凝 土材料、 对氯离子结合作用等普遍因素作用下的氯 离子侵蚀模型, 给出了考虑边界条件的侵蚀模型数 学解并采用实测数据进行了验证。
第 33 卷第 1 期 2011 年 2 月
土木建筑与环境工程 Jo urnal o f Civ il, Archit ect ural & Env ir onm ent al Engineering
Vo l. 33 No . 1 F eb. 2011
多因素作用下钢筋混凝土构件氯离子扩散系数模型
滕海文a, b , 舒正昌a , 黄
[ 2]
杂 , 目前 没有 建立 统一 的公 式。 该文 以标 准养 护 28d 试件实测的氯离子扩散系数作为参照氯离子扩 散系数 D 28 , 反映结构水灰比的不同。考虑到湿度 因素的影响, D 28 建议采用 AST M C1202 或 N EL 渗 透试验方法测得 [ 5 6] , 因为这 2 种测试方法在测试前 对试件进行饱水或饱盐处理, 相对湿度达到 100% 。 1 . 2. 2 相对湿度的影响 氯离子扩散需要在连续 的水通道内进行, 而相对湿度的大小影响混凝土内 部水通道的尺寸和数量 , 因此氯离子在混凝土中的 扩散速度随相对湿度的降低而减小, 并存在临界相 对湿度。考虑相对湿度因素的氯离子扩散系数计算 公式为 [ 7] : ( 1 - h) 4 - 1 D h = D 28 ∃ 1 + ( 3) ( 1 - hc ) 4 D h 为相对湿度为 h 时的氯离子扩散系数 ; h 为混凝 土中的相对湿度 ; hc 为临界相对湿度 , 一般取 75% 。 1 . 2. 3 时间因素的影响 随时间的延续 , 水泥水 化程度越高 , 则混凝土的密实度越高, 从而阻碍氯离 子的扩散。研究表明氯离子扩散系数与时间的关系 可用幂函数规律描述 , 即 : m t28 D t = D 28 ∃ ( 4) t 式中 D t 为 t 时间的扩散系数; m 为 时间衰减系数。 时间衰减系数 m 与混凝土材料有关 , 已有研究 成果表明 , 对于普通混凝土 m 值在 0. 25 左右, 对 于掺粉煤灰和矿渣时的 m 值在 0. 6 左右。 1 . 2. 4 温度因素的影响 温度对扩散系数有显著 的影响 , 扩散系数随着温度的 上升而变大[ 11] , 同时 结合性能又随着温度的升高 而降低。施惠生 等[ 12] 研究指出: 40 % 时测 得的扩 散系数值 为 10 % 时的 3~ 4 倍。北美 Lif e365[ 10] 也给出了温度对扩散系数 影响的计算公式 , 并且与施惠生研究结果基本一致, 该文采用北美 L ife365 给出的计算公式 U 1 - 1 ( 5) T R T 28 D T 为温度 T 时的扩散系数; T 28 为养护 28 d 时的绝 对温度 , 一般取 293 K ; U 为扩散过程的激活能量 , 取 D T = D 28 ∃ exp 35 000 J/ mol; R 为气体常数 , R = 8. 314 J/ ( mo l ∃ K) 。 通过以上分析, 得到同时考虑上述影响因素的 有效氯离子扩散系数 D F : ( 1 - h) 4 D F = D 28 ∃ 1 + ( 1 - hc) 4 1 1 ex p U ∃ R T 28 T
1
1. 1
氯离子扩散新模型及其数学解
氯离子侵入混凝土的现有模型 一般认为在 混凝土中氯离 子的扩散 遵循 F ick
第二定律 , 并采用以下假设: 1) 混凝土是半无限均 匀介质 ; 2) 氯离子扩散时不与混凝土材料结合 ; 3) 氯 离子扩散系数 D 是 1 个常数及 2 个边界条件下确定 的: t = 0 时 Cx = 0, 0 < x < ∀ ; x = 0 时, Cx = C s , 0< t < ∀ 。F ick 第二定律可表示为: C= t x D C x x 2 Dt ( 1)
1. 3 考虑氯离子结合作用的自由氯离子浓度 C f 氯离子在侵入混凝土的过程中与混凝土材料结
14
土木建筑与环境工程
第 33 卷
合, 一部分被化学结合生成新的水化物 , 一部分被物 理吸附 , 从而降低了氯离子在混凝土中的扩散速度, 也 减 少 了 到 达 钢 筋 表 面 并 积 累 的 数 量。 P. Sandbesg
Abstract: Based on t he analysis of chlor ide ion induced erosion mechanism o f r einfo rced concr et e and t he Fick s second law, a m ulti fact or model o f t he chl oride ion ero sion is est ablished. In t his mo del, t he inf luences o f w at er cement ratio, humidit y, t ime, t em perat ure, and chloride ion binding capacit y of concr et e are t aken int o co nsiderat ion, and the mathemat ic so lut ion to t he new m odel is provided by consider ing t he boundary condit io ns. T he new mo del is verif ied by analyzing the long term ex posed ex periment dat a. Compared w it h t he t radit ional model of F ick 's second law, t he m odel can indicat e t he development t rend of t he st ruct ur e ero ded by chloride and t he chloride io n concent rat ion in diff erent depth, and at t he same t ime, it can predicat e t he chlorine ion concent rat io n on rebar surf ace in dif f erent co rrosion periods and t he init iat ion co rrosion t ime of r einfor cement . Key words: erosio n; dif f usio n coef ficient; m ult iple fact o rs; R. C. elem ent s 影响混凝土结构耐久性的因素中, 钢筋锈蚀是 最主要的原因之一, 而钝化膜破坏是钢筋锈蚀的 元 凶! 。在无杂散电流环境中, 混凝土中性化和钢筋表 面有一定浓度的游离 Cl- 是导致钢筋钝化膜破坏的 2 个主要因素 [ 1] , 通常认为后者即氯离子侵蚀引起 的钢筋锈蚀最为直接、 严重和普遍。 混凝土结构在氯盐环境下的使用寿命取决于混 凝土的氯离子渗透性能 , 而氯离子扩散系数是反映