NERNST-EINSTEIN方程在混凝土氯离子扩散系数分析中的应用

合集下载

海工混凝土耐久性检测方法的分析与改进

离子在电场作用下进行的定向运动称为电迁移。当电流通过电解质溶液时，在外电场的作用下，正离子向阴极方向迁移，负离子向阳极方向迁移，共
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
沥青厚度钻芯校准
于其效率高、准确性好，目前已经开始应用于市政工程中的地下管线检查及路面分层厚度、隧道衬砌厚度检测等方面。该技术在市政工程中的成功推广应用，将为大量市政隐蔽工程的质量检测和管理维护，提供了一种新的高效准确的无损检测手段。
【关键词】海工混凝土耐久性氯离子扩散系数
ＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆＤｕｒａｂｉｌｉｔｙＴｅｓｔｉｎｇＭｅｔｈｏｄｏｆＭａｒｉｎｅＣｏｎｃｒｅｔｅ
ＷＥＮＧＹｏｕ－ｆａＬＩＪｕｎ
（ＳｈａｎｇｈａｉＴｅｓｔｉｎｇＣｏｍｐａｎｙｆｏｒｓｅａｐｏｒｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＱｕａｌｉｔｙ）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｍａｊｏｒｔｅｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｏｆｄｕｒａｂｉｌｉｔｙｏｆｍａｒｉｎｅｃｏｎｃｒｅｔｅｕｓｅｄａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｔｈｅｉｒａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｓｏｍｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｆｏｒｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｔｏｔｈｅｔｅｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｗｅｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｍａｒｉｎｅｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ，ｃｈｌｏｒｉｄｅｄｉｆｆｕｓｉｖｉｔｙ
Ｄ＝ｂＶＬ
—— 氯离子的扩散系数；

混凝土电阻率与氯离子扩散系数间的相关性实验

混凝土电阻率与氯离子扩散系数间的相关性实验赵卓，曾力，王东炜（郑州大学土木工程学院，河南郑州450001）摘要：开展矿物掺合料混凝土的电阻率测定、抗氯离子渗透和立方体抗压强度实验，以分析研究电阻率和氯离子扩散系数随龄期的转变规律，混凝土电阻率和氯离子扩散系数间的相关关系.实验结果说明：混凝土电阻率随龄期的增加而增加，氯离子扩散系数随龄期的增加而下降，矿物掺合料双掺成效优于单掺.氯离子扩散系数随电阻率的增大而下降，二者之间呈良好的倒数回归关系.关键词：矿物搀和料混凝土；电阻率；氯离子扩散系数；龄期；相关性中图分类号：文献标志码：A doi:引言混凝土的电阻率和氯离子扩散系数是混凝土耐久性能的两个重要指标.目前，针对电阻率和氯离子扩散系数的研究较多集中于原材料组成对指标的阻碍[1-4]、实验测试技术[5-6]、耐久性评判[7-8]、养护成效评判或养护的阻碍[9-10]等方面，而针对两个指标间相关关系的研究那么相对较少[11]，且其研究未考虑矿物搀和料的阻碍．开展矿物掺合料混凝土的电阻率测定、抗氯离子渗透和立方体抗压强度实验，以分析研究不同强度品级和不同龄期条件下，电阻率和氯离子扩散系数随龄期的转变规律，分析成立矿物搀和料混凝土的电阻率和氯离子扩散系数间的相关定量关系．1 实验方案实验原材料水泥：天瑞集团郑州水泥股分生产的P·O 级一般硅酸盐水泥，比表面积367 m2/kg.细骨料：焦作产天然中砂，细度模数，表观密度2 691 kg/m3；人工机制砂：细度模数，表观密度2 680 kg/m3，石粉含量12%.粗骨料：新密产粒径5～25 mm 持续级配碎石和米石，表观密度2 708 kg/m3.粉煤灰：洛阳首龙粉煤灰厂生产的F类Ⅱ级粉煤灰，细度18%.矿渣粉：焦作市丹阳水泥生产的S 95级磨细矿渣粉，比表面积409 m2/kg.外加剂：河南新星建材生产的脂肪族系高效减水剂，减水率18%.水：自来水.混凝土配合比依据《一般混凝土配合比设计规程》[12]，各强度品级混凝土的配合比材料如表1所示.实验内容每强度品级所需试件组数及实验检测内容如表2所示.（1）混凝土电阻率的测试采纳基于Wenner法[13]的4电极电阻率测定仪，其工作原理如图1所示.混凝土电阻率ρ可通过式（1）得出.2πVaIρ= . (1)式中：V为探头间电位差；I为探头间通过的可变电流；a为探头间距.表1 混凝土配合比Tab. 1 Mix proportion of concrete kg·m-3强度等级水水泥粉煤灰矿渣粉减水剂细砂机制砂碎石米石C20 175 230 250 546 879 150 150 —C30 175 280 250 516 1038 —135 —收稿日期：2013-05-01；修订日期：2013-06-29基金项目：国家杰出青年科学基金资助项目()；国家自然科学基金资助项目()作者简介：赵卓(1970—)，男，河南郑州人，郑州大学教授，博士，主要从事工程结构研究，.表2混凝土实验项目及检测内容Tab. 2 Test content of concrete试验项目每强度等级试件组数试件类型检测内容混凝土电阻率测定 5 150 mm×150 mm×150 mm 电阻率混凝土抗压试验 5 150 mm×150 mm×150 mm 立方体抗压强度混凝土抗氯离子渗透试验 3 φ100 mm×50 mm 氯离子扩散系数（2）混凝土立方体抗压强度实验依照《一般混凝土力学性能实验方式标准》[14]测试.（3）混凝土抗氯离子渗透实验依照《公路工程混凝土结构防腐技术标准》[15]采纳RCM法测试.图1混凝土电阻率检测Measurement of concrete resistivity2 分析与讨论实验结果不同强度品级和龄期混凝土的电阻率、立方体抗压强度、氯离子扩散系数实验结果如表3所示.电阻率随龄期的转变电阻率随龄期的转变曲线，如图2所示.由图2可知，不同强度品级混凝土的电阻率均随龄期的增加而增加. 由于混凝土能够看做是固相和液相两相组成的复合材料，液相是由不同离子组成的导电相，而固相则能够看成是非导电相.随着水化反映的进行，混凝土内部不断致密，孔隙率愈来愈小，充满液相的导电空间愈来愈少，因此导电能力随时刻而下降，即电阻率曲线随龄期而上升.龄期/d电阻率/(k．cm)C20C30C40C50图2电阻率的时变曲线Time-varying curve of concrete resistivity 分析可知，在整个龄期转变进程中，C40混凝土的电阻率大体均大于C50混凝土的电阻率.这是由于C50混凝土为单掺，仅掺加矿渣粉而未掺加粉煤灰，C40混凝土那么采纳粉煤灰和矿渣粉双掺.混凝土电阻率的测定结果说明矿物搀和料的双掺在提高混凝土电阻率方面优于单掺,且在后期表现的加倍明显，这与粉煤灰的火山灰效应有关.随龄期的增加,粉煤灰与Ca(OH)2二次反映的持续进行，反映产物填充孔隙或堵塞贯通的毛细孔通道，使水泥粉煤灰浆体的孔径细化、孔隙曲折度增加、连通的孔隙减少，改善了混凝土的孔结构和浆体—集料界面区的微观结构.氯离子扩散系数随龄期的转变氯离子扩散系数随龄期的转变曲线如图3所示.Tab. 3 Test results强度等级电阻率/(kΩ·cm) 立方体抗压强度/MPa氯离子扩散系数/(10m·s) 7 d 14 d 28 d 56 d 84 d 7 d 14 d 28 d 56 d 84 d 28 d 56 d 84 dC20C30 24 45 C40C50142842567084048121620龄期/d氯离子扩散系数/(10-12m 2．s -1)C20C30C40C50图3 氯离子扩散系数时变曲线Time-varying curve of chloride diffusion coefficient由图3可知，不同强度品级混凝土的氯离子扩散系数均随龄期的增加而下降.84 d 龄期时，C50混凝土的氯离子扩散系数大于C40混凝土的氯离子扩散系数，说明矿物搀和料的双掺成效在提高混凝土的抗渗性能方面优于单掺，且在后期进展中表现的加倍明显.矿物搀和料的复掺，提高了混凝土的抗渗性能，也即提高了混凝土阻碍氯离子渗透扩散的能力.另外，粉煤灰的物理吸附和二次水化产物的物理化学吸附固化,也有助于降低氯离子在混凝土中的渗透深度.电阻率与氯离子扩散系数间的相关关系关于多孔类材料如混凝土，可采纳能斯特－爱因斯坦方程来反映氯离子扩散系数与材料电阻率之间的关系[16]，如式（2）所示.22i i i i t RTD c Z F γρ=. （2）式中: D i 为离子i 的扩散系数；R 为气体常数；T 为绝对温度；Z 为离子化合价；F 为法拉第常数；t i 为离子i 的迁移数；r i 为离子i 的活度系数；c i 为离子i 的在孔隙水中的浓度；ρ为材料电阻率.关于在必然温度和湿度条件下的特定混凝土，式（2）可简化为[17]1D k ρ= . （3）式中:D 为氯离子扩散系数；k 为常量；ρ为混凝土电阻率.综合考虑不同强度品级混凝土28 d 、56 d 和84 d 的电阻率与氯离子扩散系数，可得混凝土电阻率与氯离子扩散系数间的回归关系如图4所示.混凝土电导率（即电阻率的倒数）与氯离子扩散系数间的相关关系如图5所示.图4 电阻率与氯离子扩散系数间的回归关系Regression relationship between chloride diffusioncoefficient and resistivity图5 电导率与氯离子扩散系数间的回归关系 Fig. 5 Regression relationship between chloride diffusioncoefficient and conductivity由图4和图5可知，氯离子扩散系数随电阻率的增大而下降，并呈良好的倒数回归关系.氯离子扩散系数随电导率的增加而增加，并呈良好的线性相关关系.与氯离子扩散系数的测试相较，混凝土电阻率的测试是无损实验，因此在施工进程中，可采纳预先确信的基于实际混凝土类型的电阻率与氯离子扩散系数间的相关关系标定曲线，通过按期测试混凝土的电阻率，来间接反映混凝土的氯离子扩散系数，并进一步确信混凝土的抗渗性能.3 结论（1）混凝土电阻率随龄期的增加而增加，氯离子扩散系数随龄期的增加而下降.在提高混凝土电化学性能和抗渗性能方面，矿物掺合料的双掺成效优于单掺.（2）氯离子扩散系数随电阻率的增大而下降，并呈良好的倒数回归关系，符合能斯特－爱因斯坦方程.氯离子扩散系数随电导率的增加而增加，并呈良好的线性相关关系.（3）在实际工程中，可依据二者间的回归关系直接测定混凝土电阻率来反映氯离子扩散系数，为现场评定混凝土的耐久性提供了参考依据.参考文献[1] 王雪芳,,. 矿物掺合料对混凝土电阻率的阻碍[J]. 福州大学学报：自然科学版, 2020, 36(3):408-412.[2] 李化建,谢永江,易忠来,等.混凝土电阻率的研究进展[J].混凝土, 2020 (6):35-40.[3] RAIF , BEKIR . Influence of fly ash on corrosion resistanceand chloride ion permeability of concrete[J]. Construction and building materials, 2021, 31: 258-264.[4] 谢友均,马昆林,龙广成,等. 矿物掺合料对混凝土中氯离子渗透性的阻碍[J]. 硅酸盐学报, 2006, 34(11): 1345-1350.[5] 赵卓,蒋晓东. 受侵蚀混凝土结构耐久性检测诊断[M].郑州: 黄河水利出版社, 2006.[6] 董素芬,. 混凝土抗氯离子渗透性快速测试方式的现状及展望[J]. 混凝土, 2020 (6): 131-133.[7] 董晓强,白晓红,吴植安,等. 电阻率技术在混凝土钢筋锈蚀测试中的应用研究[J]. 混凝土, 2007 (9):9-12.[8] 赵卓,张敏,曾力. 受氯离子侵蚀钢筋混凝土结构的耐久性检测诊断[J]. 郑州大学学报:工学版，2006, 27(3): 30-33.[9] 李美利,徐姗姗,钱觉时,等. 电阻率法用于高性能混凝土养护程度的评判[J]. 郑州大学学报：工学版, 2020，30(1):106-110.[10] SEMION , . Effect of internal curing on durability-relatedproperties of high performance concrete [J]. Cement and concrete research, 2021, 42(1): 20-26.[11] 魏小胜,夏玉英,王延伟. 用电阻率法评定混凝土的氯离子渗透[J]. 华中科技大学学报(城市科学版), 2020, 25(2): 19-22.[12] 中国建筑科学研究院.一般混凝土配合比设计规程：JGJ55—2020[S].北京：中国建筑工业出版社，2020. [13] 赵卓,赵军.工程结构耐久性[M]. 北京：中国电力出版社,2021.[14] 中国建筑科学研究院. GB/T 50081—2002 一般混凝土力学性能实验方式标准[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2003.[15] 长沙理工大学,清华大学.公路工程混凝土结构防侵蚀技术标准：JTG/T B07-01—2006[S].北京:人民交通出版社,2006.[16] PERER W A, JULIO D P. Physical chemistry[M]. Oxford：Oxford University Press, 2006.[17] GJORV O E.严酷环境下混凝土结构的耐久性设计[M].赵铁军，译.北京:中国建材工业出版社.2020.补充一条会议论文格式：GIROOU E M．Computer algebra in scientific computing: CASC 2000[C]Berlin:Springer，2000：99-101．Correlation Test Between Concrete Resistivity and Chloride Diffusion CoefficientZHAO Zhuo, ZENG Li, W ANG Dongwei（School of Civil Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China）Abstract: Resistivity measurement, resistance to chloride penetration and cube crushing strength of mineral admixture concrete is tested to analysis the variation of resistivity and chloride diffusion coefficient with age and the regression relationship between resistivity and chloride diffusion coefficient. Test results show that concrete resistivity increased with the increase of concrete age and chloride diffusion coefficient decreased with the increase of concrete age. The effect of double mixing mineral admixture is better than that of single mixing. Chloride diffusion coefficient increased with the decrease of concrete resistivity and has a good inverse regression relationship with each other.Keywords: concrete; permeability; chloride diffusion coefficient; durability index; correlation。

氯离子电通量试验方法

中华人民共和国行业标准JTJ 270-98水工混凝土抗氯离子渗透快速试验1．目的及适用范围测定混凝土的相应氯离子扩散系数，以比较混凝土的抗氯离子渗透性能，适用于检验水灰比小于0.60的混凝土。

2．基本原理氯离子在直流电压作用下，能透过混凝土试件向正极方向移动。

测量流过混凝土的电荷量，就能反映出透过混凝土的氯离子量。

混凝土是离子导电，其电导与电流成正比。

因此，测量混凝土上试件的电导，与测电荷量一样，也能评定混凝土抵抗氯离子渗透的性能。

3．仪器设备•频率为1000Hz的交流电桥，量程两档1KΩ，10 KΩ，精度0.002；•塑料试验槽两只，外型尺寸152mm×152mm×50mm，内开深35mm、直径80mm的凹槽；•铜网:φ80mm圆形铜筛布（120目）；•氯化钠、氢氧化钠和氢氧化钙（化学纯）；•铜丝刷、由塑料和钢板制成的60mm×φ100mm;4．试验步骤•浇制直径100mm、厚60mm的圆盘型混凝土试件。

粒径大于40mm的骨料用湿筛法筛除。

每种技术条件三块。

试件成型后，表面盖湿麻袋在室温为20℃±5℃条件下养护24h后拆模（保留与试件紧贴的塑料圈）。

用钢丝刷刷毛两端面后，试件连塑料圈一起在放在盛有20℃±3℃饱和氢氧化钙溶液塑料桶中养护24h。

取出，用螺旋加压器或压力机将试件顶出塑料圈。

试件再在20℃±3℃饱和氢氧化钙溶液中养护26d。

注：浇制试件时，模内尽量少涂机油•对于混凝土芯样，应切割成60mm×φ100mm试件。

测试前宜进行真空饱水：把试件放入1000ml 烧杯中，然后一起放入真空干燥器。

抽真空3h（真空度0.098MPa）。

在抽真空的情况下。

灌入足够量的蒸馏水至烧杯中将试件浸没。

继续抽真空1h，以后试件于水中停放18h。

注：灌蒸馏水时，严防空气通过阀门进入干燥器。

•配制3％NaCl和0.3mol/L（1.2%）NaOH溶液，分别装瓶加盖后放在20℃±3℃条件下备用。

PVA-纤维素混杂纤维混凝土电阻率和氯离子扩散系数试验研究

PVA-纤维素混杂纤维混凝土电阻率和氯离子扩散系数试验研究陆伟伟;韦保华;赵卓;曹军伟【摘要】Choosing polyvinyl alcohol and cellulose fibers,we designed three strength grades of which are C30,C40,C50 and carried out the study of chloride ion diffusion coefficient and electrical resistivity of hybrid fiber reinforced concrete.We studied the impact of varying intensitylevels,age,content of fiber on double-doped fiber reinforced concrete and established the relevance of electrical resistivity and chloride ion diffusion coefficient of dual-doped fiber concrete.The results showed that the double-doped fiber was better than single-doped fiber and non-doped fiber.The reasonable dosage of PVA and cellulose was 1.2 kg/m3 and 0.9 kg/m3.The chloride ion diffusion coefficient of hybrid fiber concrete decreased with the increasing of strength grade and age,and the resistivity increased with the increasing of strength grade and age.The regression relationship between chloride diffusion coefficient and resistivity was in accordance with Nernst-Einstein equation.%设计了强度等级为C30、C40、C50的PVA-纤维素混杂纤维混凝土,开展了纤维混凝土电阻率和氯离子扩散试验,研究了随着强度等级、龄期、纤维掺量的变化对混杂纤维混凝土的影响,建立了混杂纤维混凝土电阻率和氯离子扩散系数之间的相关关系.研究表明,PVA和纤维素混杂纤维混凝土的性能优于单掺和不掺纤维的混凝土,PVA和纤维素的合理掺量分别为1.2 kg/m3和0.9 kg/m3;混杂纤维混凝土的氯离子扩散系数随着强度等级和龄期的增大而减小,电阻率随着强度等级和龄期的增大而增大,氯离子扩散系数和电阻率的回归关系符合Nernst-Einstein方程.【期刊名称】《河南科学》【年(卷),期】2017(035)007【总页数】6页(P1114-1119)【关键词】PVA纤维;纤维素纤维;电阻率;氯离子扩散系数;相关性【作者】陆伟伟;韦保华;赵卓;曹军伟【作者单位】中国建筑一局(集团)有限公司,北京100161;宁波工程学院,浙江宁波315000;中国建筑一局(集团)有限公司,北京100161;宁波工程学院,浙江宁波315000;中国建筑一局(集团)有限公司,北京100161;宁波工程学院,浙江宁波315000;中国建筑一局(集团)有限公司,北京100161;宁波工程学院,浙江宁波315000【正文语种】中文【中图分类】TU528混凝土是土木工程中用量最大的工程结构材料.但是，混凝土自身存在抗拉强度低、易开裂等缺点［1］，工程中常采用纤维来改善和提高混凝土的性能.研究表明，单一纤维往往存在一定的局限性，而混杂纤维则能够制备性能更加优异的混凝土材料［2-5］.目前，对于混凝土中非金属纤维混杂效应，混杂纤维混凝土电阻率与氯离子扩散系数指标间的相关性研究还鲜有报道［6-8］.本文选用PVA和纤维素纤维，设计强度等级为C30、C40、C50的混凝土，开展混杂纤维混凝土电阻率和氯离子扩散试验，研究分析混掺、单掺、不掺纤维混凝土电阻率和氯离子扩散系数，研究随着强度等级、龄期、纤维掺量的变化对混杂纤维混凝土的影响，并建立了混杂纤维混凝土电阻率和氯离子扩散系数之间的相关性.1.1原材料试验采用天瑞集团郑州水泥有限公司生产的强度等级为P·O 42.5的水泥；掺合料为新乡市长城有限公司生产的S95级矿粉、洛阳市生产的F类Ⅱ级粉煤灰，粗骨料为新密碎石，粒径为5～25 mm；细骨料为河砂，等级为中砂；减水剂采用脂肪族高效减水剂，减水率为18%；纤维采用上海影佳实业发展有限公司生产的高强高模聚乙烯醇纤维和长沙赛博特建筑材料有限公司生产的片状单体纤维素纤维.纤维性能指标、试验分组及说明如表1和表2所示.1.2试验方法依据规范《水工混凝土试验规程》（SL352—2006）［9］，采用RCM法测试混凝土氯离子扩散系数，采用四电极法测定混凝土电阻率.试验龄期分别为28、60、90 d.试验所用的试块尺寸为150 mm×150 mm×150 mm，每组3个试块.2.1试验结果混凝土电阻率及氯离子扩散系数的试验结果如表4所示.2.2纤维和龄期对电阻率的影响不掺、单掺、双掺纤维，改变双掺纤维中一种纤维的掺量，强度等级对不同龄期混凝土电阻率的影响分别如图1～图4所示.图1中混杂纤维混凝土的电阻率大于不掺、单掺纤维的混凝土；图2和图3中通过改变双掺纤维中一种纤维的掺量，当PVA和纤维素的掺量分别为1.2 kg/m3和0.9 kg/m3时，对增大混凝土电阻率相对合理；图4中混杂纤维混凝土的电阻率随着强度等级和龄期的增大而增大.电阻率是导电离子在混凝土内部许多连通或不连通的毛细孔中传输能力大小的电学参数之一，混凝土内部毛细孔越少，混凝土越密实，导电离子传输能力小，混凝土电阻率大；反之，混凝土电阻率小［10-14］.双掺纤维在混凝土中相互取长补短，使混凝土结构更加致密，薄弱区域基本消失，从而提高混凝土的电阻率.一定掺量和比例的纤维掺入混凝土中能够起到改善混凝土微观结构的正混杂效应，反之，起不到改善效果或由于纤维的掺入形成新的薄弱环节，故存在合理掺量.随着混凝土强度等级和龄期的增大，混凝土内部密实度逐渐增大，进而电阻率也随之增大.2.3纤维和龄期对氯离子扩散系数的影响图5中混杂纤维混凝土的氯离子扩散系数小于不掺、单掺纤维的混凝土；图6和图7中通过改变双掺纤维中一种纤维的掺量，当PVA和纤维素的掺量分别为1.2 kg/m3和0.9 kg/m3时，对减小混凝土氯离子扩散系数相对合理；图8中混杂纤维混凝土的氯离子扩散系数随着强度等级和龄期的增大而减小.纤维抑制混凝土早期塑性收缩裂缝和离析裂纹的产生和扩展，阻隔基体内部毛细作用，“细化”、“弱化”裂缝从而降低裂缝连通的可能性.单掺PVA纤维或纤维素纤维混凝土60 d、90 d的氯离子扩散系数相对于不掺纤维混凝土优势不明显，由于PVA纤维尺寸较大，掺入时纤维相互缠绕，引入大量的气泡且增加混凝土的有害孔，纤维素纤维有效地填充了由PVA纤维与水泥石粘结时留下的缝隙，使混凝土的内部孔结构细化，纤维素和PVA纤维混掺发挥正的混杂效应.一定掺量和比例的纤维掺入混凝土中能够起到改善混凝土微观结构的正混杂效应，反之，起不到改善效果或由于纤维的掺入形成新的薄弱环节，故存在合理掺量.随着水化的进行，混凝土内部更加密实，氯离子扩散系数减小，水化达到一定程度时，水胶比决定了浆体中的毛细孔数量，并且对集料与浆体的界面状态有重要影响，随着水胶比增大，硬化浆体中的孔隙增多，扩散的通道增多，因而扩散系数增大，反之则减小［15-19］.2.4同一龄期电阻率与氯离子扩散系数的相关如果把混凝土看成是固体电解质，那么带电粒子i在混凝土中的扩散系数与它的偏电导有关，这种关系就是Nernst-Einstein方程［20-21］：式中：Di为氯离子扩散系数，cm2/s；R为气体常熟，取8.314 J/mol·K；T为绝对温度，K；σi为粒子的偏电导，S/cm；Zi为粒子的电荷数或价数；F为Faraday常数；Ci为粒子的浓度，mol/cm3；σ为混凝土的电导率（电阻率ρ的倒数）；ti为粒子i的迁移系数；Qi和Ii分别是粒子i对所传输的总电量Q和总电流I的贡献.如果假定氯离子的迁移系数为1，Ci为盐溶液氯离子的浓度，从中可以看出，氯离子扩散系数Di与电阻率ρ成反比关系.本试验混杂纤维混凝土的拟合情况如图9～12.图9～11中，28、60、90 d的氯离子扩散系数随着电祖率的增大而减小，氯离子扩散系数和电阻率符合反比例函数的相关性.图12中总体上来说氯离子扩散系数随着电祖率的增大而减小，氯离子扩散系数和电阻率符合反比例函数的相关性，相关性系数R=0.949 11.从以上拟合结果可以看出，本试验混杂纤维混凝土电阻率和氯离子扩散系数的回归关系符合Nernst-Einstein方程.1）PVA-纤维素混杂纤维混凝土相对于单掺纤维和不掺纤维混凝土的电阻率和氯离子扩散系数具有优势；2）双掺纤维混凝土中PVA和纤维素的合理掺量为1.2 kg/m3和0.9 kg/m3；3）双掺纤维混凝土电阻率随着龄期和强度等级的增大而增大，氯离子扩散系数随着龄期和强度等级的增大而减小；4）PVA和纤维素混杂纤维混凝土的电阻率和氯离子扩散系数的回归关系符合Nernst-Einstein方程.【相关文献】［1］廉慧珍，阎培渝.21世纪的混凝土及其面临的几个问题［J］.建筑技术，1999，30（1）：14-16.［2］CHI Yin，XU Lihua，YU Haisui.Constitutive modeling of steel-polypropylene hybrid fiber reinforced concrete using a non-associated plasticity and its numerical implementation［J］.Composite Structures，2014，111：497-509.［3］SANG K W，SONG Y C，WON J P.Enhanced durability performance of face slab concrete in Concrete-Faced Rock-filled Dam using fly ash and PVA fibre［J］.KSCE Journal of Civil Engineering，2011，15（5）：875-882.［4］李艺，赵文.混杂纤维混凝土阻裂增韧及耐久性能［M］.北京：科学出版社，2012.［5］杨淑慧.纤维矿渣微粉混凝土高温性能试验研究［D］.郑州：郑州大学，2013.［6］李燕飞，杨键辉，丁鹏，等.混杂纤维混凝土力学性能研究［J］.玻璃钢/复合材料，2013（2）：60-64.［7］张红州，刘锋，李丽娟，等.纤维混凝土的研究与应用现状［J］.新型建筑材料，2003（6）：12-15.［8］HAN C G，HWANG Y S，YANG S H，et al.Performance of spalling resistance of high performance concrete with polypropylene fiber contents and lateral confinement［J］.Cement and Concrete Research，2005，135（9）：1747-1753.［9］中华人民共和国水利部.SL352水工混凝土试验规程［S］.北京：中国水利水电出版社，2006. ［10］ŽIVICA V.Utilisation of electrical resistance method for the evaluation of the stateof steel reinforcement in concrete and the rate of its corrosion［J］.Construction and Building Materials，2000，14（6-7）：351-358.［11］SUN M，LI Z，MAO Q，et al.Study on the hole conduction phenomenon in carbon fiber reinforced concrete［J］.Cement and Concrete Research，1998，28（4）：549-554. ［12］杨元霞，刘宝举，沈大荣.不同填料对导电水泥基复合材料物理性能影响的研究［J］.长沙铁道学院学报，1997，15（3）：21-25.［13］侯作富，李卓球，王建军.碳纤维水泥基复合材料电阻变化规律研究［J］.武汉理工大学学报，2007，29（7）：30.［14］康青，姜双斌.电磁屏蔽石墨混凝土电导率实验研究［J］.后勤工程学院学报，2006（4）：25-28.［15］金骏，吴国坚，翁杰，等.水灰比对混凝土氯离子扩散系数和碳化速率影响的试验研究［J］.硅酸盐通报，2011，30（4）：943-949.［16］徐文冰，孙策，李进辉，等.温度对海工混凝土抗氯离子侵蚀性能的影响及寿命预测［J］.Tl 公路，2014，59（10）：50-54.［17］黎鹏平，范志宏，熊建波，等.港珠澳大桥沉管混凝土成熟度与氯离子扩散系数相关性研究［J］.混凝土，2014，36（10）：31-33.［18］CARÉ S.Influence of aggregates on chloride diffusion coefficient into motar［J］.Cement and Concrete Research，2003，33（7）：1021-1028.［19］周剑，张俊芝，周建民.混凝土氯离子扩散系数测试方法的对比试验研究［J］.工业建筑，2010，47（2）：109-111，119.［20］李翠玲，路新瀛，张海霞.确定氯离子在水泥基材料中扩散系数的快速试验方法［J］.建筑技术，1998，28（6）：41-43.［21］吴学礼，许丽萍，杨全兵，等.Cl-离子在水泥砂浆中的扩散方程［J］.上海建材学院学报，1991，4（4）：364-371.。

用相似理论分析氯离子扩散过程

（20）经转换得
（21）
式中
。
又由式（16）
=1，在混凝土材料和环境条件确定的情况下，可以得到Cσ和CT的值，这样由式（16）就可以求出CD。
这样，在几何缩比Cl和扩散系数缩比CD已知的条件下，通过式（5）：凝土中钢筋表面氯离子浓度达到临界浓度的时间。
，可求出时间缩比Cτ，从而通过模拟实验环境条件下混
（2）初始条件：τ′=0时，c′（x′=0）=cs2′，c′（x′>0）=0；边界条件：τ′>0时，c′（x′=0）=cs2′，c′（x′>∞）=0，c′（x′=x0′）=c′。式中符号意义同式（1）。单值条件的相似常数式：
（3）式中Cτ、Cc、CD、Cl分别为时间、氯离子浓度、氯离子有效扩散系数和侵蚀深度的相似常数。将（3）式代入（1）式得：
1 随着我国经济的发展，综合国力的增强，钢筋混凝土结构以及高性能钢筋混凝土结构的应用越来越广泛。当然其耐久性问题也越来越受到重视。钢筋锈蚀是影响混凝土结构安全性和耐久性的重要因素。氯离子在钢筋—混凝土界面的积累是导致钢筋锈蚀的重要因素。在氯离子丰富的的混凝土中，如海洋工程的建筑物，由于周围众多氯离子的渗入，达到临界浓度时，就会破坏钢筋表面的钝化膜则方程试验 3.1试件设计浇筑九组100×100×10的素混凝土试块，每组3块，用于氯离子加速侵蚀实验。 3.2试验前试件的处理试块浇注一天后拆模，放于标准养护室养护28d后，从标准养护室取出，在60℃温度下烘48h。经烘干后的试块，除留下一个或两个侧面外，其余表面应用环氧树脂予以密封。然后放于水中浸泡7d（经破形观察，试件以充分浸透）。 3.3实验步骤（1）将试件放入浓度为10%的NaCl溶液加速侵蚀；（2）分别于7d、14d、21d、28d、35d测定混凝土深度10mm、20mm、30mm、40mm、50mm处的氯离子浓度。 3.4实验数据分析由以上可得π2随π1变化而变化。将D和cs2作为定值处理。由以上数据通过回归分析，则可得出准则方程:

高性能混凝土性能

高性能混凝土性能讲授目录HPC的性能相对于传统混凝土而言当然应当是优异的。

我们分以下几个方面来讨论。

高性能混凝土的工作性高性能混凝土的体积稳定性高性能混凝土的耐久性高性能混凝土的力学问题高性能混凝土的高温性能一、高性能混凝土的工作性高性能混凝土的优良工作性，既包括传统混凝土拌和物工作性中的流动性、黏聚性（抗离析性）和泌水性等方面，又包括现代混凝土为适应泵送、免振等施工要求而要求的大流动性、坍落度保留好等方面。

为使硬化后的混凝土具有较高的强度和密实性，与普通混凝土相比，高性能混凝土中胶凝材料用量可能增大，除水泥外，往往还要加入1-2种矿物外加剂，同时使用高效减水剂，在较低水胶比下获得高流动性，因此拌和物的黏性增大，变形需要一定的时间。

高性能混凝土的流变性仍近似于宾汉姆体。

可以用屈服剪切应力和塑性黏度两个参数来表达其流变性能，而在实际工程中采用变形能力和变形速度来反映高性能混凝土的工作性更为合理。

新拌混凝土的流变学参数用宾汉姆体描述新拌混凝土流变学特性时，屈服值（屈服应力）是最重要的参数。

屈服值是使材料发生变形所需的最小应力。

坍落度值越小，表明混凝土拌合物的屈服值越大，在较小的应力作用下越不易变形。

影响混凝土屈服值的主要因素有用水量和化学外加剂。

②塑性黏度是反映作用应力与流动速度之间关系的参数。

坍落度大致相同，塑性黏度大，混凝土拌合物流动和变形速度慢。

胶凝材料用量多的混凝土，其塑性黏度有增大的趋向。

特别是使用塑化剂减少单位体积用水量时，黏性较不掺塑化剂且坍落度相同的混凝土拌合物明显增大，造成泵压增大，可泵性变差。

高性能混凝土工作性的测定方法坍落度与坍落流动度V型漏斗试验U形充填性试验装置J-环试验L形流动仪及测试指标试验高掺量粉煤灰HPC的工作性比基准混凝土会有很大程度的改善和提高高掺量粉煤灰HPC选用的粉煤灰一般属优质灰,粒度细、比表面积大、玻璃微珠含量高,能起到分散水泥颗粒絮凝体和对混凝土混合料的润滑作用。

膨胀剂中过量SO_4_2_对混凝土性能影响

1前言随着地下结构的发展，地下混凝土结构刚性自防水得到了较为广泛的应用。

提高结构自防水性能的传统作法是调整混凝土中骨料的级配，增加水泥用量等措施，以达到提高混凝土的密实性。

新的防水观念则注重提高防水混凝土的抗裂性，应该说混凝土具备抗裂性能比其密实性能更重要。

只有不裂才能不渗，只有不渗才能确保建筑物的使用功能和耐久性。

但是，近年来随着地下混凝土结构刚性自防水工程越来越多，也出现了在应用过程中即使用了膨胀剂，混凝土也开裂的情况[1]。

市场上大多数膨胀剂为硫铝酸钙类膨胀剂，一般都含有一定量的SO3，有的膨胀剂为了获得较高的膨胀能复配了过多的石膏，我们研究发现加入膨胀剂的水泥石在水化28d时仍然残留一定量的可溶出SO42-[2]，而膨胀剂中的SO3在和水泥复合后是否能在早期完全消耗而不影响水泥混凝土的耐久性是一个很值得研究的问题[3]。

因此，本文针膨胀剂中过量SO42-对混凝土性能影响Effect of Overdose SO42-of Expansive Agent on Concrete Property张巨松张微金亮聂志平（沈阳建筑大学材料学院沈阳110168）[摘要]本文采用化学方法对掺膨胀剂水泥石28d可溶出SO42-进行了化学分析，测试了掺不同膨胀剂混凝土的强度，采用NEL法测试了掺不同膨胀剂混凝土试件冻融循环前、后的氯离子扩散系数，试验结果表明：随着膨胀剂水泥石试样28d可溶出SO42-的增多，混凝土强度呈递增趋势，且掺膨胀剂的混凝土强度都高于空白混凝土，混凝土氯离子扩散系数呈降低趋势；冻融循环后，掺28d可溶出SO42-最少的膨胀剂的混凝土氯离子扩散系数最小，可溶出SO42-较多的膨胀剂的混凝土氯离子扩散系数最大，未掺膨胀剂混凝土居中，可见膨胀剂中过量SO42-的存在，对掺膨胀剂混凝土强度、抗渗性是有利的，对掺膨胀剂混凝土抗冻性是不利的。

[关键词]膨胀剂；可溶出SO42-；混凝土；耐久性[Abstract]This paper studies the28days dissolved SO42-of the cement paste with expansive agent by chemical method and tests strength of the concrete with different expansive agent,tests the Cl-diffusion coefficient of the concrete with different expansive agent before and after freezing and thawing cycle by NEL method.The experimental result shows that with the increasing of the28days amount of dissolved SO42-,their strength increases gradually,the strength of concrete with expansive agent is higher than the strength of concrete without expansive agent,and the Cl-diffusion coefficient de-creases gradually.After freezing and thawing cycle,the Cl-diffusion coefficient of the expansive agent concrete with the least28days amount of dissolved SO42-is lowest,the Cl-coefficient of diffusion of the expansive agent concrete with the most28days amount of dissolved SO42-is highest,the Cl-diffusion coefficient of the concrete without expansive agent is placed in the middle.It can be seen that the overmuch dissolved SO42-from expansive agent is propitious to the strength and impermeability of concrete and is not propitious to the frost resistance of concrete.[Key word]expansive agent;dissolved SO42-；concrete;durability[中图分类号]TU528.042[文献标识码]A[文章编号]2009-04-0004-03膨胀剂与膨胀混凝土E xpansive Agents&Expansive Concrete ·4·2009N o.4对沈阳地区几种典型的膨胀剂，测试了其28d时可溶出SO42-量；各种膨胀剂混凝土强度、28d混凝土氯离子扩散系数、冻融循环50次后混凝土氯离子扩散系数。

混凝土渗透性的测试

混凝土渗透性的测试——郭亮08S009076随着混凝土技术的进步，混凝土制备的可变因素越来越多。

各种矿物细掺料和高性能减水剂作为基本材料组分，更增加了混凝土耐久性影响因素的复杂性。

金伟良、赵羽习等把混凝土结构的耐久性分为环境、材料、构件和结构四个层次。

尽管影响因素很多，但归根结底，这些因素影响着混凝土的两个重要的基本特性，即渗透性和强度。

混凝土是一种多相的、不均质的、多孔的复合体系，当其相对的表面存在压力、浓度和电位差时，就会发生物质的迁移。

随着水工工程的发展，20世纪30年代，人们开始关注混凝土的渗透性。

由于水工结构诸如大坝、水渠、涵管，以及海底隧道等，一旦抗渗性能不能满足要求，就会造成污染、渗漏等工程事故。

20世纪80年代，由于混凝土耐久性问题日益为人们所关注，混凝土的抗渗性能也越来越受到人们的重视。

我国也是从这时开始研究混凝土的碳化与钢筋锈蚀问题。

混凝土的渗透性能与其耐久性有密切的关系：抗渗性能好的混凝土具有好的密实性、好的抗碳化能力、好的抵抗钢筋锈蚀能力以及抗冻性等。

渗透性能对耐久性的影响程度取决于两个因素：内部因素和外部因素。

内部因素是指混凝土的材料组成和结构特征。

外部因素是指混凝土所处的使用环境。

通过提高混凝土的抗渗性能来提高混凝土的耐久性，可以从内、外两个因素入手。

内部因素可以通过合理的配合比设计以及适当的制作工艺来实现。

外部因素是客观存在的，提高渗透性的关键是在于减少混凝土对侵蚀性介质的易感组份，提高混凝土的密实性。

高性能混凝土是按耐久性设计的混凝土，具有优异的耐久性能而区别于普通混凝。

而实际工程中的混凝土往往是受环境中的水、气体以及侵蚀性介质的侵入而使其劣化的。

产生这种劣化作用需要内外两个因素[8l，内部因素是混凝土的成份和结构，外部因素是环境中侵蚀性介质和水的存在。

必要条件是外部侵蚀性介质和水能够逐步渗透到混凝土内部。

随着混凝土应用领域的不断扩大，以及向恶劣环境中的延伸，避免混凝土劣化的外部条件是不可能的，也是不明智的。

nernst-einstein方程在混凝土中的应用

ＮＥＲＮＳＴ－ＥＩＮＳＴＥＩＮ方程在混凝土中的应用路新瀛（清华大学土木工程系，北京 100084）摘要本文主要从理论角度讨论了利用Nernst-Einstein方程来确定侵蚀性介质在混凝土中的扩散系数、建立混凝土渗透性的快速测量方法、对钢筋腐蚀进行在线检测以及对钢筋混凝土使用寿命进行预测方面的可能性。

结果表明：（1）当一种侵蚀离子的迁移数已知或设计其接近于1.0时，则这种离子在混凝土中的扩散系数可以通过测定该离子的偏电导或混凝土的总电导后，由Nernst-Einstein方程计算出来；（2）借助于Nernst-Einstein方程，混凝土的渗透性可由饱盐后的混凝土电导率来进行快速评价；（3）利用Nernst-Einstein方程，并结合钢筋腐蚀机理，可以很容易地对钢筋腐蚀进行在线测量与预报；（4）计算结果表明，如果要求钢筋混凝土的使用寿命为100年，那么氯离子在混凝土中的扩散系数不能大于10-9cm2/s，混凝土的保护层厚度不能小于25mm，钢筋直径不能小于10mm。

前言侵蚀性离子在混凝土中的传输严重影响着混凝土的耐久性(1)。

例如，氯离子和硫酸根离子渗入到混凝土中可以引起钢筋腐蚀和混凝土中的腐蚀。

因此，侵蚀性离子的扩散系数是用来评价混凝土耐久性和预测其使用寿命的重要参数之一(2)。

人们已经提出了一些测定氯离子在混凝土中的扩散系数的方法(3∼15)。

其中一部分是基于Fick定律的，使用“扩散池”的方法(3∼8)；另一部分是基于Nernst-Plank方程的，使用“电迁移池”的方法(9∼15)。

有关这些实验方法的理论基础可参阅文献(16∼19)。

尽管许多工作者对电迁移实验越来越感兴趣，很少有了注意一种离子某一介质的扩散与电迁移之间的内在联系。

因此，一种不算新的但是非常简单的，利用Nernst-Einstein方程来确定侵蚀性离子的扩散系数，特别是氯离子的扩散系数的方法便被提了出来(2)。

这种方法也被用来评价混凝土的渗透性、检测钢筋的腐蚀和预测钢筋混凝土的使用寿命。

水泥基材料中氯离子渗透扩散性的试验方法综评-史才军

用的重要性。对于质量较差的混凝土，在90d的测试时间内，通过毛细管吸附与通过扩散作用进入混凝土内部的氯离子相对含量，会大于混凝土结构的整个服役期间进入混凝土内部的氯离子相对含量。对于质量较高的混凝土，由于在90d的试验时间内没有足够的氯离子渗入混凝土内部，因而不能很好地描述出氯离子的分布情况。这就需要延长试验时间来评价高质量混凝土的抗氯离子渗透性。
量的混凝土，至少需暴露35d，对高质量的混凝土，可能需要暴露90d甚至更长的时间。
2.3 氯盐溶液塘泡法(AASHTO T259)[3] AASHTO T259试验方法(通常指氯盐溶液塘泡法)是美国联邦公路管理局的标准，它是一个测量氯离子渗入混凝土的长期试
验方法。该方法要求有3块厚度至少为75mm、表面积为300mm：的混凝土试块。这些试块先在潮湿的环境下养护14d，然后在相对湿度为50％的干燥室中养护28d。试块的所有侧面需要密封，而把顶面和底面作为暴露表面。经过前面的处理之后，试块的顶面塘泡于3％的氯化钠溶液中，底面暴露于相对湿度为50％的干燥的环境中。塘泡90d之后，测量试件中厚度为0.5英寸(约 12.8mm)的薄片内的氯离子浓度，典型的方法是取2个或3个试样测量其累积氯离子浓度。
点。表1中总结了测量氯离子在硬化水泥净浆、砂浆和混凝土中迁移的试验方法。本文即对这些测试方法进行综评。
表1 测量氯离子在硬化水泥净浆、砂浆和混凝土中迁移的试验方法
试验方法和原理
试验厚度
测量指标
试验时间评价方法精确度参考文献
扩散槽
2～5mm
扩散的氯离子
数月
扩散系数
精确
扩散法
表至少为最大集扩散氯离子的
这种试验结果不能说明什么问题，一方面是由于复杂的试验条件；另一方面是由于粗糙的评价方法。该试验方法只要求测

离岸混凝土氯离子扩散系数的人工神经网络模型

离岸混凝土氯离子扩散系数的人工神经网络模型卢显扬;杨健;刘清风;胡宇【摘要】为研究人工神经网络在离岸混凝土氯离子渗透中的应用,从已有文献中选用653组数据,建立网络结构为13-27-1的模型进行训练、预测.研究结果表明:人工神经网络能有效预测离岸混凝土中的氯离子扩散系数;水灰比,水泥、减水剂、外加剂(粉煤灰、矿渣、硅灰)、骨料的含量以及混凝土的抗压强度、养护机制、试验方法、暴露时间和暴露环境均会对氯离子扩散系数产生影响.【期刊名称】《河北工程大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(033)001【总页数】6页(P5-10)【关键词】离岸混凝土;氯离子;扩散系数;人工神经网络【作者】卢显扬;杨健;刘清风;胡宇【作者单位】上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海200240;上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海200240;上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海200240;上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TU528混凝土因其高性价比及耐久性而被广泛应用于基础设施中。

然而对于处于离岸环境中的混凝土结构，由于介质的侵蚀，主要是氯离子的腐蚀，不仅会导致结构性能退化，还会产生高额维修费用。

氯离子扩散系数表征了混凝土抵抗氯离子侵蚀的能力，研究人员对于定量计算氯离子扩散系数D做了大量的研究[1-3]。

然而金伟良[4]等人的研究结果表明扩散系数D的取值受到一系列因素的影响，而这些因素难以在一个实验中全部考虑。

人工神经网络具有自学习、自调整且能容忍一定误差的特点，非常适合用于多参数问题的求解。

近年来，人工神经网络在预测混凝土性质的应用上已经取得一定成果[5-7]，然而，目前对于混凝土耐久性，尤其是氯离子渗透的预测研究，仍有很大的提升空间，因为现有研究仅仅选取5～6个参数作为输入变量，并不足以得到一个全面综合的结论。

为此，本文选取13个参数(水灰比，水泥、减水剂、粉煤灰、矿渣、硅灰、粗细骨料的含量以及水泥的抗压强度、养护机制、试验方法、暴露时间和试验环境)作为输入变量，氯离子扩散系数作为输出变量，建立人工神经网络。

海洋环境混凝土中氯离子浓度预测的多系数扩散方程

第40卷第3期2007年6月武汉大学学报(工学版)Engineering Journal of Wuhan University Vol.40No.3J une 2007收稿日期:2006212220作者简介:孟宪强(19722),男,吉林市人,硕士,讲师,主要从事钢筋混凝土结构理论与应用研究.基金项目:吉林省教育厅十一五规划项目(编号:2006284).文章编号:167128844(2007)0320057204海洋环境混凝土中氯离子浓度预测的多系数扩散方程孟宪强,王显利,王凯英(北华大学交通建筑工程学院,吉林吉林　132013)摘要:综合考虑了影响氯离子扩散系数的时间效应、混凝土的氯离子结合能力、温度、劣化效应、应力与开裂状态、环境条件等因素,对基于Fick 第二定律的扩散方程进行修正,得到了预测混凝土中氯离子浓度分布的多系数扩散方程,给出了解析解.通过浸泡试验和暴露试验对预测模型进行验证,发现预测值与实测值吻合较好,证明了预测方程的有效性.关键词:扩散系数;混凝土;海洋环境;氯离子中图分类号:TU 528 文献标志码:AA multi 2coeff icient diffusion equ ation for predictingchloride ions concentration of concrete in m arine environmentM EN G Xianqiang ,WAN G Xianli ,WAN G Kaiying(College of Traffic Construction Engineering ,Beihua University ,Jilin 132013,China )Abstract :Based on Fick ’s second law of diff usion ,a multi 2coefficient diff usion equatio n for p redicting chloride ions concent ration of concrete is deduced.The analytic solution of t he equation is given.In t his equation ,t he influences of chloride ion binding capacity of concrete ,time 2dependence of chloride diff u 2sivity ,temperat ure ,deterioration of concrete ,st ress and crack conditions ,and environmental condition are taken into consideration.The equation is verified wit h soak test and exposure test ;and it reflect s ac 2t ual sit uation fairly well.K ey w ords :diff usivity ;co ncrete ;marine environment ;chloride ion 氯离子侵蚀诱导钢筋锈蚀损伤是造成钢筋混凝土结构耐久性能劣化的主要原因[1].氯离子向混凝土中传输的机理十分复杂,国内外对基于氯离子传输的混凝土耐久寿命模型进行了大量研究,成果主要集中于应用Fick 第二扩散定律预测饱和混凝土的氯离子扩散使钢筋锈蚀后的使用寿命.自从Collepardi 提出基于Fick 第二定律计算氯离子扩散系数的方法,Fick 定律一直被普遍应用于混凝土中氯离子扩散的研究中.Fick 定律虽然得到了比较广泛的应用,但它是基于以下假定提出的:(1)材料是均质的;(2)氯离子不与材料发生反应;(3)材料的氯离子扩散系数必须恒定.实践证明,上述假定与实际混凝土结构诸多不符,而且其数学解与试验值相差较大[2].氯离子扩散系数是用来反映混凝土对氯化物侵蚀抵抗能力的参数,由于混凝土是一种水硬性材料,其水化过程需要经过很长时间才能完成,加上实际使用环境、荷载条件、温湿度等差异的存在,使武汉大学学报(工学版)2007得扩散系数随多变量变化.尽管Fick定律可以用来预测使用寿命,但由于影响氯离子扩散的因素多,各因素之间关系错综复杂,所以至今仍没有建立完整的理论体系.许多学者基于Fick定律提出了多种扩散修正计算公式,但或是由于物理意义不明确,或是由于参数取值难以确定,使得应用时无所适从.本文在前人工作的基础上,通过对影响因素深入分析比较,基于多因素对Fick第二定律扩散模型进行修正,得出了预测氯离子浓度的多系数扩散方程,给出了解析解.该模型考虑了尽可能多的影响因素,是对Fick第二定律的推广和修正,并为试验所初步证实.1　理论模型的建立1.1　基准模型假定氯离子在混凝土内的传输属于半无限介质中的一维扩散,扩散过程符合Fick第二定律[3]:5C t t=5x(ωe D5C fx)(1)其中:t是时间;x是到混凝土表面的距离;D是氯离子扩散系数;C t为t时刻距离混凝土表面x处总的氯离子浓度;C f为t时刻距离混凝土表面x处的自由氯离子浓度;ωe为混凝土含水率.1.2　考虑结合能力的修正式(1)中的氯离子浓度是指总的氯离子浓度值,没有考虑水泥凝胶体对氯离子的吸附结合作用.通常认为只有溶解在孔隙液中的自由氯离子才会对腐蚀发生作用.而实际上混凝土对氯离子的结合能力对结构的耐久性有重要影响,加有掺合料的混凝土对氯离子的结合能力会更高一些,从而降低了扩散作用.结合能力对钢筋锈蚀的影响体现在两个方面[1]:(1)降低氯离子的传输速度;(2)降低钢筋表面的自由氯离子浓度.氯离子浓度的关系可以表示为[4]C t=C b+ωe C f(C b为约束氯离子浓度).约束关系目前有如下3种表示形式:(1)线性等温吸附.C b=αC f,5C b5C f=α(α被称为混凝土对氯离子的结合能力[4]),考虑结合作用的氯离子扩散系数可表示为D3=D1+α/ωe.(2)Freundlich等温吸附.C b=αCβf,5C b5C f=αβCβ-1f,D3=D1+αβCβ-1f/ωe.(3)Langmuir等温吸附.C b=αC f1+βC f,5C b5C f=α(1+βC f)2,D3=D1+α/[ωe(1+βC f)2].其中结合常数α和β根据混凝土的组份确定.Sergi[5]对普通水泥砂浆试件回归分析得到当水灰比w/c=0.5时,α和β值分别为1.67和4.08.尽管Sergi等认识到了约束关系的非线性性质,但是他们的研究显示当β=0时的近似线性关系能够比较好地描述二者之间的关系.对具体混凝土体系而言,结合能力的大小可由相应的关系曲线斜率给出(试验确定).虽然一些研究显示约束氯离子和自由氯离子的关系是非线性的[4],但是由于结合能力是不依赖于自由氯离子浓度水平的常数,且为了使计算模型简化,实际应用时常常把它们视为线性关系,本文也这样处理.1.3　考虑时间效应的修正Mangat[6]通过试验研究了混凝土中氯离子扩散系数随时间的变化,将氯离子扩散系数的经时变化性归结为混凝土孔结构的时间依赖性,将氯离子扩散系数随时间增加而降低的现象用幂函数表示为D=D0(t0/t)m.其中:D0为对应于t0时刻的氯离子扩散系数,在温度为20℃条件下,采用湿养护28d后经试验测得D280=10-12.06+2.4(w/c)[7];m为扩散系数的时间依赖性指数,m随水泥类型、外加掺和料种类和数量、水灰比的不同而变化[8].Stein2ar[9]取m=0.8-w/c;Poulsen建议高性能混凝土(水灰比0.25～0.45)取m=3(0.55-w/c);Man2gat[6]根据水灰比为0.40～0.77的混凝土试验结果得出m=2.5-0.6w/c.考虑到胶结料种类的变化,本文取m=(0.8-w/c)+0.4(φ(FA)/50+φ(S A)/70)[9].其中:w/c为水灰比;φ(FA)≤50%,为粉煤灰替代水泥的百分比;φ(S A)≤70%,为矿渣替代水泥的百分比.虽然混凝土的水化是一个长期的过程,但理论上这一期限不应是无限大,即随着时间的推移,因水化造成的混凝土结构变化将趋于稳定.G olter2mann[10]通过对已经暴露于自然环境中5～18年的待测试件和对8～60年的在役结构检测数据的评价发现,扩散系数随时间的发展无规律性变化,对其他掺和料试样也得出了相似的结论.因此本文采用Thomas[11]等的指数衰减模型:85　第3期孟宪强,等:海洋环境混凝土中氯离子浓度预测的多系数扩散方程f t=(t0/t)m t0<t<t max (t0/t max)m t≥tmax其中:t0为参考时间,一般取28d;t为侵蚀持续时间;t max为对扩散系数衰减的最大影响时间,可取t max=25～30a.1.4　考虑温度影响的修正温度对耐久性的影响是双方面的,但从长期看,混凝土中胶凝材料水化趋于稳定,温度的升高会使氯离子活动能力增强,从而提高了扩散能力.温度对离子扩散能力的影响可由Nernst2Einstein 关系[12]确定,本文采用Step hen[13]建立的混凝土氯离子扩散系数与温度的关系,即f T=(T/T0)・e q(1T0-1T).其中:T0为参考温度;T为计算温度;q为活化常数.q与水灰比有关,当w/c=0.4时,q= 6000K;当w/c=0.5时,q=5450K;当w/c=0.6时,q=3850K.1.5　考虑劣化效应的修正混凝土材料在养护成型过程中将产生一定的内部缺陷,使用过程中也会由于自收缩、徐变、碱骨料反应等而产生微裂纹,从而加速了氯离子向混凝土内的传输.混凝土内部微缺陷的影响可以用劣化效应系数f K体现[14]:f K=[1000(w/c)2-1050(w/c)+287]/3w/c≤0.5 4.0w/c>0.51.6　考虑应力和开裂状态的修正混凝土所处的应力状态在多方面影响氯离子的传输.混凝土保护层内应力状态和裂缝情况与混凝土结构的设计和施工有关.处于压应力状态下混凝土的扩散系数将比处于无应力时的要小;而处于拉应力状态下混凝土中氯离子扩散系数则较无应力状态下的大.裂缝的存在会影响氯离子向混凝土中扩散的速率,进而影响混凝土结构的使用寿命.裂缝存在位置的扩散不再是一维的,饱水状态下,开裂面也有扩散现象发生.因此裂缝区域混凝土的氯离子扩散系数将会增大,临近裂缝区域达到临界浓度的时间要短.应力和裂缝对氯离子迁移的影响可以通过影响系数fθ对扩散系数的线性修正确定,施惠生[15]根据工程调查和试验研究结果的历史资料确定影响系数的经验取值(表1).表1中开裂状态指裂缝宽度在0.2mm以下且未抵达钢筋的状态.表1　应力和开裂状态系数fθ取值混凝土状态fθ拉应力压应力开裂 1.2～1.3 1.0～1.1未开裂 1.0～1.10.8～0.91.7　考虑环境条件影响的修正水是氯离子诱导钢筋腐蚀的前提条件之一,水对混凝土中的氯离子扩散速度有显著影响,环境条件对混凝土中水分影响很大.海洋环境可以分为浸没区、潮汐区、浪溅区和大气区,在研究氯离子在混凝土中的扩散时须考虑环境的影响,可用影响系数f h加以表达,f h的取值见表2[16].表2　环境系数f h取值普通硅酸盐水泥粉煤灰/矿渣浸没区潮汐区浪溅区大气区浸没区潮汐区浪溅区大气区f h 1.320.920.270.68 3.88 2.700.78 1.98 综合以上因素,将有效扩散系数表达为各影响系数的线性组合,可得D′=D01+α/ωef t f T f K fθf h(2) 将式(2)代入式(1)所得到的偏微分方程在满足初始条件t=0时C f=C0和边界条件x=0时C f =C s的情况下有解析解:C f=C0+(C s-C0)erfc(x2f T f K fθf h D0t m0 (1+α/ωe)(1-m)・t1-m)(3)其中:C0为初始浓度;C s为边界浓度;erfc(u)=1-2π∫t0e-t2d u,为误差互补函数.2　修正扩散方程的初步验证2.1　模拟海洋环境浸泡试验的氯离子浓度分布普通混凝土浸泡试验[17],水灰比分别为0.5和0.42,室温,NaCl溶液质量分数为3.5%,浸泡时间分别为30、70、120、200d;加载浸泡试验为持续荷载3级和6级,时间为30、70、120d;水灰比为0.5的混凝土氯离子浓度分布实测值与本文扩散模型的预测值比较见图1.计算时α=2,初始浓度为0,边界浓度为0.35%、0.35%、0.35%、0.45%,25℃.浸泡30、95120、200d,水灰比为0.42的混凝土的实测值与本文扩散模型的预测值比较见图2.计算时α=4,初始浓度为0,边界浓度均为0.35%,25℃.水灰比为0.5的混凝土,3级荷载浸泡30d,fθ=1.0;6级荷载浸泡70d,6级荷载浸泡120d,fθ=1.2,α=2,初始浓度为0,边界浓度为0.40%,25℃的试验值与本文扩散模型预测值比较见图3.由图1～3中可见,除靠近表面个别点可能由于取样原因造成的偏差较大外,预测结果与实测值符合较好.2.2　加有掺和料的混凝土试件长期暴露试验的氯离子浓度分布 Thomas[11]1987年在英格兰东南海岸海洋环境下进行了掺有粉煤灰混凝土试件的长期暴露试验,采用波特兰水泥,30%粉煤灰,水胶比0.54,测得28d扩散系数1.89cm2/a,边界浓度0.50%.预测时间0.5年α=2,2年α=2.5,8年α=4[18], 25℃,实测值与预测值比较见图4,可见总体上符合较好. 图1　浸泡试验浓度分布试验值与预测值图2　浸泡试验浓度分布试验值与预测值图3　浸泡试验浓度分布试验值与预测值图4　粉煤灰混凝土中氯离子浓度分布比较3　结　论综合考虑影响氯离子扩散系数的混凝土氯离子结合能力、时间效应、温度、劣化效应、应力与开裂状态、环境条件等因素,提出了基于Fick第二定律的多系数修正扩散方程并给出了解析解,详细讨论了各系数的取值.该方程是Fick第二定律的推广,本研究拓宽了Fick定律的适用范围.通过浸泡试验和暴露试验对预测模型进行了初步验证,证明了该预测方程的有效性.参考文献:[1]　Martin2Perez B,Zibara H,Hooton R D,et al.Astudy of the effect of chloride binding on service life predictions[J].Cement and Concrete Research, 2000,30:121521223.[2]　Mohamed Boulfiza,K oji Sakai,Nemkumar Banthia,Hidenori Y oshida.Prediction of chloride ions ingress in uncracked and cracked concrete[J].ACI Materials Journal,2003,100(1):38248.[3]　Crank J.Mathematics of diff usion[M].Oxford:Clar2endon Press,1956.[4]　Nillsson L O,Massat M,Tang L.The effect of non2linear chloride binding on the prediction of chloride penetration into concrete structures[C]//Malhotra VM(Ed.).Durability of concrete.ACI,Detroit,1994:4692486.[5]　Sergi W,Yu S W,Page C L.Diff usion of chloride andhydroxyl ions in cementitious materials exposed to sa2 line environment[J].Magazine of concrete Research,1992,44:63269.(下转第92页)行计算.先从最低位开始,用所有N个输入量的最低位对DA查找表进行寻址,得到了一个部分积,将其右移一位即乘以2-1后,放到寄存器中,同时, N个输入量的次低位开始对DA查找表进行寻址得到另一个部分积,与右移一位后的上一个部分积相加.重复上一步,直到所有的位数都己经寻址一遍.特别要注意,在最高位寻址得到的值不是与上一个右移一位后的部分积相加,而是相减.这样,最后得到的值就是我们需要的结果.由上可知,完成一次运算需要w个时钟周期.3　仿真验证基于FP GA实现FIR数字滤波器电路仿真结果如图3所示.从图3连续4幅波形图可以看出,当输入向量X=[255255255255255255255255]时,输出向量Y=[2222-30-126-222-274-274 -252-274-274-222-126-302222],图中负数用正值表示.模块和电路仿真证明了设计的正确.参考文献:[1]　胡广书.数字信号处理———理论、算法与实现[M].北京:清华大学出版社,2003.[2]　Uwe Meyer2Baese.数字信号处理的FP GA实现[M].刘　凌,胡永生译.北京:清华大学版社,2003.[3]　陈亚勇.MA TL AB信号处理详解[M].北京:人民邮电出版社,2001.[4]　林容益.CPU/SOC及外围电路应用设计———基于FP GA/CPLD[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.(上接第60页)[6]　Mangat P S,Molloy B T.Prediction of long termchloride concentrationin concrete[J].Materials andStructures,1994,27:3382346.[7]　施养杭,罗　刚.含多种因素的氯离子侵入混凝土的有限差分计算模型[J].工业建筑,2004,34(5):7210.[8]　Schupack Morris,Suarez Mario G.Some recent cor2rosion embrittlement failures of prestressing systemsin the United States[J].PCI Journal,1998(2):38255.[9]　Steinar H.Assessment and prediction of service lifefor marine structures:a tool for performance basedrequirement[M].Berlin:World Publishing Corpora2tion,1999:8217.[10]Per G oltermann.Chloride ingress in concrete struc2tures:extrapolation of observations[J].ACI Materi2als Journal,2003,100(2):1142119.[11]Michael D A Thomas,Phil B Bamforth.Modelling chlo2ride diffusion in concrete effect of fly ash and slag[J].Cement and Concrete Research,1999,29:4872495.[12]Amey S L,Johnson D A,Miltenberger M A,et al.Predicting the service of concrete marine structures:an environmental methodology[J].ACI StructuralJournal,1998,95(2):2052214.[13]Stephen L A,Dwayne A J,Matthew A M,et al.Pre2dicting the service life of concrete marine structures:an environmental methodology[J].ACI StructuralJournal,1998,95(1):27236.[14]卫　军,桂志华,王艺霖.混凝土中钢筋锈蚀速率的预测模型[J].武汉理工大学学报,2005,27(6):45247.[15]施惠生,王　琼.海工混凝土使用寿命预测研究[J].建筑材料学报,2004,7(2):1612167.[16]贾道祥.水泥主要特性对水泥与减水剂适应性影响的研究[D].北京:中国建材科学研究院,2002.[17]何世钦.氯离子环境下钢筋混凝土构件耐久性能试验研究[D].大连:大连理工大学,2004.[18]余红发,孙　伟,鄢良慧,等.混凝土使用寿命预测方法的研究Ⅱ———模型验证与应用[J].硅酸盐学报,2002,30(6):6912695.。

混凝土渗透性

rk

A0 (1 )
2
k：比例系数
由此，材料的渗透系数
1 k 2 K ( ) 2 8 A0 (1 )

渗透性是反映材料本身特性的参数，与参与渗透的流体性质无关。但表征参数与流体性质有关。材料的毛细孔结构决定渗透的性质和程度。对于带变截面的连通毛细孔的多孔体，渗透性由连通渠道的最小直径所决定。气体和液体在混凝土中的渗透过程中无相的变化。
1998 年 12 月混凝土渗透性评价很高高中低很低可忽略

定性分级方法。在满足某些条件时，可由扩散系数估算混凝土的安全使用寿命
非稳态迁移系数(RCM)法
跨过试样在轴向施加外部电势，迫使外边的氯离子向试样中迁移。经一定的通电时间后，将试样沿轴向劈开，在一个新鲜的劈开表面上喷硝酸银溶液。然后可由可见的白色氯化银沉淀量测氯化物侵入的深度，并由此侵入深度计算氯化物迁移系数。
混凝土的渗透性
影响混凝土耐久性的各种破坏过程都与水有关，因此混凝土的渗透性是评价混凝土耐久性的重要指标。
材料的渗透性

在材料的两个相对表面，当压力、浓度或电位等有差异时，就有物质从压力（浓度等）高的方向向压力（浓度等）低的方向迁移的过程。在压力差的作用下发生的物质迁移称为渗透；在浓度差的作用下发生的物质迁移称为扩散。材料的渗透性是材料的特性，用于衡量多孔固体中液体流动速度的一种性质。
扩散系数可用于寿命的预测。但利用所介绍的方法得到的扩散系数预测结构物寿命时，必须非常小心！

表皮混凝土

定义结构与混凝土内部有所不同富浆层结构疏松或致密
表皮混凝土对于混凝土的渗透性影响很大！

混凝土抗渗性能及其试验方法评述

个测试结果的差值，即（ＴＣＰｓ－ＴＣＰｗ）值代替ＡＳＴＭＣ１２０２求出的氯离子扩散系数）之间有较好的相关性，而且数
方法中的ＴＣＰｓ，作为对混凝土的评价指标。这种方法在值上相当接近，但相对于电通量法，ＲＣＭ法试验周期较
Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ）提出的改进ＡＳＴＭＣ１２０２的方法，此方法
混凝土氯离子扩散系数快速测定方法（ＲＣＭ法）最
试样的制备和测试方法按ＡＳＴＭＣ１２０２进行，它们区别早由唐路平提出，后被北欧定为标准方法。该方法是通如下：对一批试样进行试验，取两组试样。一组按ＡＳＴＭ过给混凝土施加外加电场，加快氯离子在混凝土中的迁
透试验法以及气体渗透试验法等。随着高性能混凝土以下几个方面１ｑ】：①通过试件的电量与混凝土孔溶液
（ＨＰＣ）技术的迅速发展，传统的试验方法已变得越来越中所有的离子有关，而并不只是氯离子，孔溶液成分和
不适用，因此许多学者一直积极致力于寻找更好、更能孔溶液中的离子浓度对测量结果有较大影响。Ｓｈｉ［３１等
设计与施工指南》（ＣＣＥＳ０１－２００４）中，推荐采用ＮＥＬ法。
李伟文等人［翻研究得出ＡＳＴＭＣ１２０２与ＣＳＩＲ０两种
方法之间有较好的线性关系，两种方法得到的测试结果

氯离子扩散系数和混凝土性质实验报告

混凝土主要力学性能和氯离子扩散系数实验实验报告学号： 2010010131班号：结 02实验日期： 2011.12.14实验者：陈伟同组人：吴一然建筑材料第六次实验一、实验目的1.掌握混凝土主要力学性的测试方法。

2.学习用混凝土中氯离子扩散系数的方法3.评定混凝土的渗透性。

二、实验原理1.混凝土抗压强度实验原理1)混凝土强度等级的概念：混凝土的强度等级应按立方体抗压强度标准值划分。

混凝土强度等级采用符号C与立方体抗压强度标准值（以N/ mm2 计）表示。

混凝土立方体抗压强度标准值系指对按标准方法制作和养护的边长为150 mm的立方体试件,在28d龄期,用标准试验方法测得的抗压强度总体分布中的一个值,强度低于该值的百分率不超过5% 。

2).试验依据标准: GB/T50081-20023).试验要求混凝土强度等级≥C60，试件周围应设防崩裂罩。

4.6.1钢垫板的平面尺寸应不小于试件的承压面积，厚度应不小于25mm.4.6.2钢垫板应机械加工，承压面的平面度公差为0.04 mm;表面硬度不小于55HRC;硬化层厚度约为5 mm.当压力试验机上、下压板不符合4.6.2条规定时,压力试验机上、下压板与试件之间应各垫以符合4.6.2条规定的钢垫板。

4）．加荷速度:＜C30 0.30---0.50MPa/S≥C30 0.50—0.80 MPa/S≥C60 0.80—1.0 MPa/S5）．换算系数：100×100×100 (mm) 0.95150×150×150(mm) 1.00200×200×200(mm) 1.05当混凝土强度等级≥C60时,宜采用标准试件; 使用非标准试件时,尺寸换算系数应由实验确定。

单位:MPa N/ mm26）实验设备：(1) 压力实验机精度（示值的相对误差）应为±1%，试件的破坏荷载应大于压力机全量程的20%，且小于全量程的80%左右。

混凝土抗氯离子渗透性能研究现状

混凝土抗氯离子渗透性能研究现状作者：徐亮来源：《城市建设理论研究》2013年第38期摘要：氯离子渗透是造成混凝土中钢筋锈蚀的主要原因之一。

本文论述ASTM C1202规定的氯离子渗透试验方法、NEL法和RCM法。

综述了硅灰、粉煤灰、矿渣和石粉等掺合料对混凝土氯离子渗透性能的影响。

关键字：混凝土；氯离子；渗透性；掺合料中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：1 前言混凝土抗渗性是指混凝土抵抗水、油等液体在压力作用下渗透性能。

美国的Mehta，英国的Neville以及我国著名混凝土专家吴中伟院士等都认为：大幅度提高混凝土抗渗性，是改善混凝土耐久性的关键。

氯离子渗透性反映了混凝土的密实程度以及抵抗外部介质向混凝土内部侵入的能力，是评价混凝土耐久性的重要手段之一。

2 混凝土抗氯离子渗透性研究现状2.1 氯离子渗透性试验方法氯离子渗透性试验方法总结起来可分为两大类：一类是自然扩散法，一般用Fick第二定律来计算氯离子扩散系数；另一类是外加电场的加速扩散法，利用外加电场使混凝土中氯离子加速扩散，测出混凝土的导电能力，再将混凝土试样的导电能力作为评价渗透性的指标。

与需要时间较长的自然扩散法相比，加速扩散法快速、简便，大部分试验都采用了这种方法。

目前应用最多的美国ASTM C1202和AASHTO T277两个标准所使用的直流电量法就属于这一类，其它的还有NEL法和RCM法等。

2.1.1 电量法按ASTM C1202标准，测试氯离子的渗透性，其基本原理如下：将饱水的直径为100mm、高为50mm圆柱体试样放在一个两端装有液体的容器中，一端装满3％的NaCl溶液，另一端装满0.3mol/LNaOH溶液，负极与NaCl溶液相连，正极与NaOH溶液相连。

施加60V直流电压，NaCl溶液中带负电的氯离子将从试样中向正极迁移，相应电位就会增大。

通过在一定时间（6h）测得通过试样的库仑电量值，可推算混凝土中氯离子的渗透率，电量值越大，渗透率越大。

nernst-einstein方程在混凝土氯离子扩散系数分析中的应用

nernst-einstein方程在混凝土氯离子扩散系数分析中的应用混凝土是一种广泛应用于建筑和基础设施工程中的重要材料。

然而，长期以来，混凝土存在着一些问题，其中之一是混凝土中的氯离子渗透导致的钢筋腐蚀。

混凝土中氯离子的扩散性能是评估混凝土耐久性的关键参数之一、Nernst-Einstein方程是一个用于分析混凝土氯离子扩散系数的重要工具。

下面将详细介绍Nernst-Einstein方程在混凝土氯离子扩散系数分析中的应用。

Nernst-Einstein方程是理论电化学的基础方程之一，它描述了在背景电场下溶液中离子的迁移性能。

该方程可以表示为：D=(k*T)/(z*e*Q)其中，D是离子的扩散系数，k是Boltzmann常数，T是温度，z是离子的电荷数，e是电子的电荷数，Q是离子的电荷数密度。

在混凝土氯离子扩散系数的分析中，可以将混凝土看作是一个多孔材料，其中存在着许多孔隙和孔道。

氯离子在混凝土中的扩散可以通过Fick第二扩散定律描述，即离子的扩散通量与浓度梯度成正比。

而Nernst-Einstein方程提供了计算扩散系数的关键参数，可以通过实验数据和数值模拟来求解。

在使用Nernst-Einstein方程进行混凝土氯离子扩散系数分析时，需要了解一些重要参数。

其中，温度是一个重要的因素，因为扩散系数与温度呈指数关系。

此外，离子的电荷数和电荷数密度也会影响扩散系数的大小。

对于氯离子而言，其电荷数为-1，并且电荷数密度可以通过测量溶液中的氯离子浓度来确定。

可利用各种实验方法或数值模拟方法来测定混凝土中氯离子的扩散系数。

例如，可以使用扩散试验来测定氯离子浸泡混凝土试件后的浓度分布，然后将这些数据与Nernst-Einstein方程进行匹配，以确定扩散系数。

同时，还可以通过电化学方法，如极化曲线测量，来评估混凝土中氯离子的扩散性能。

Nernst-Einstein方程在混凝土氯离子扩散系数分析中的应用可以帮助研究人员评估混凝土材料的抗氯离子渗透性能。

氯离子扩散系数和混凝土性质实验报告

2.学习用混凝土中氯离子扩散系数的方法3.评定混凝土的渗透性。

二、实验原理1.混凝土抗压强度实验原理1)混凝土强度等级的概念：混凝土的强度等级应按立方体抗压强度标准值划分。

混凝土强度等级采用符号C与立方体抗压强度标准值（以N/ mm2 计）表示。

2).试验依据标准: GB/T50081-20023).试验要求混凝土强度等级≥C60，试件周围应设防崩裂罩。

单位:MPa N/ mm26）实验设备：(1) 压力实验机精度（示值的相对误差）应为±1%，试件的破坏荷载应大于压力机全量程的20%，且小于全量程的80%左右。

混凝土配合比设计及混凝土力学性能及氯离子扩散系数试验

本次得出的钢筋的握裹强度的数值还是比较理想的，第一次的滑动荷载比较大可能是由于钢筋表面的螺纹导致的，由此也可以看出使用螺纹钢筋的重要意义，钢筋抗拉、抗压性能均好，混凝土的抗压性能强，但抗拉性能较弱。二者结合一起共同工作，可充分利用材料的性能，其工作前提是：
（1）二者温度线膨胀系数相接近；
（2）二者之间产生良好的粘结力。
二、结果计算
混凝土钢筋握裹力强度计算公式：
式中，τ——钢筋握裹强度
P1——滑动变形为0.01mm时的荷载(N).
P2——滑动变形为0.05mm时的荷载(N).
P3——滑动变形为0.1mm时的荷载(N)
l—钢筋埋入长度
三、实验数据记录：
混凝土钢筋握裹强度τ的测定
试件编号
1
2
3
滑动荷载/kN
57
38
19
（3）混凝土抗压强度还与冷却方式及冷却后所处的环境有关,喷水冷却比自然冷却混凝土抗压强度要低,冷却后放在潮湿环境中的混凝土抗压强度要低于放在自然环境中的混凝土抗压强度。
（4）火山灰反应：在一些火山灰质的混合料中，存在着一定数量的活性二氧化硅、活性氧化铝等活性组分。所谓火山灰反应就是指这些活性组分与氢氧化钙反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙或水化硫铝酸钙等反应产物，其中，氢氧化钙可以来源于外掺的石灰，也可以来源于水泥水化时所放出的氢氧化钙。
在火山灰水泥的水化过程中,火山灰反应是火山灰混合材中的活性组分与水泥熟料水化时放出的氢氧化钙的反应。因此，火山灰水泥的水化过程是一个二次反应过程。首先是水泥熟料的水化，放出氢氧化钙，然后再是火山灰反应。这两个反应是交替进行的，并且彼此互为条件，互相制约，而不是简单孤立的。
试验二混凝土劈裂抗拉强度试验
CC1氯离子浓度(mol/m3)