当前位置：文档之家 › 混凝土氯离子电通量与扩散系数的关系

混凝土氯离子电通量与扩散系数的关系

  • 格式：docx
  • 大小：19.30 KB
  • 文档页数：6

混凝土

氯离子电通量与扩散系数关系的初步探讨

摘要：

混凝土氯离子电通量与扩散系数是评价混凝土抗氯离子渗透性能的两个参数，确定两者之间的相关性的研究资料还不是太多，某工程工程监理处中心试验室通过工程中的试验数据进行探讨分析，得出了氯离子电通量与扩散系数两者之间的关系。

关键词： 海工混凝土 电通量 扩散系数 渗透性

1引言

某工程位于，具有高盐、多雾地段特点。海洋环境是混凝土结构所处的最恶劣的外部环境之一：海水中的化学成分能够引起混凝土的溶蚀破坏以及碱骨料反应；在冬季，寒冷的自然环境还可能引起混凝土结构的冻融破坏；海浪、海水中的悬浮物会对混凝土结构造成磨损和冲击；海风、海水中的氯离子能引起混凝土钢筋的锈蚀等，严重的危及着混凝土结构的耐久性和使用寿命。在海洋环境的这些不利因素中，氯离子的侵入混凝土内部引起钢筋锈蚀，是导致混凝土结构耐久性失效的重要原因。如何快速、准确测量混凝土抗氯离子渗透的性能是每个混凝土试验人员所必须面对的一个重要课题。

某工程工程中，测量氯离子渗透性能的方法是《海港工程混凝土结构防腐技术规范》JTJ275——2000附录：混凝土抗氯离子渗透性标准试验方法——电量法和《公路工程混凝土结构防腐技术规范》JTG/T B07-01——2006附录：混凝土氯离子扩散系数快速测定法——RCM法。如果能够找出两种试验方法的试验结果的相互关系，我们就可以通过混凝土氯离子电通量知道氯离子的扩散系数；亦或者通过氯离子的扩散系数知道混凝土氯离子电通量，从而将会大大减少试验的工作量，节约人力、物力和时间，有着十分重要的意义。为此，我们以C35承台混凝土氯离子电通量和氯离子的扩散系数的试验数据进行探讨。

2原材料

水泥：厂P.I 52.5 硅酸盐水泥，其指标如下：

等级 细度% 标准稠度% 安定性 凝结时间（min） 强度(MPa)

抗折 抗压

初凝 终凝 3d 28d 3d 28d

P.I 52.5 1.2 26.4 合格 145 190 5.2 8.2 28.6 56.0

矿粉：中矿S75级矿渣微粉。

粉煤灰：潍坊电厂的一级粉煤灰。

砂子：河砂，Uf=2.84，其品质指标如下：

产地 细度模数Uf 含泥量% 泥块含量% 堆积密度kg/m3 表观密度kg/m3 空隙率

大沽河 2.84 0.3 0.1 1550 2610 41

筛分曲线如下

碎石：沂水碎石。其品质指标如下：

产地 规格mm 含泥量% 泥块含量% 针片状含量% 压碎值% 碱活性 堆积密度kg/m3 表观密度kg/m3 空隙率

沂水碎石 5—20 0.1 0.1 4.0 13.2 无 1470 2700 46

水：饮用水，其品质指标如下：

产地 PH值 不溶物，mg/L 可溶物，mg/L Cl-，mg/L SO42-，mg/L 当量Na2O, mg/L

青岛 8.1 390 558 113.0 155.2 160.4

减水剂：淄博华伟银凯外加剂厂的 聚羧酸高效减水剂

3混凝土配合比

部位 水泥 矿粉 粉煤灰 砂子 5-10 10-20 水 减水剂

承台 189 158 103 755 198 802 144 4.5

4试验方法

测量混凝土抗氯离子渗透的方法有自然扩散法、电量法、RCM法、极限电压法和电导法。传统的测量混凝土氯离子扩散系数的方法是自然扩散法，又称盐溶液浸泡法。该方法试验过程繁琐，影响试验结果的因素较多，并且周期长，无法测定早期氯离子扩散系数，在实际工程中缺少使用价值。极限电压法、电导法、电量法、RCM法的测量结果用来表示混凝土抗氯离子侵入性方法简便、直观。对于混凝土配合比的筛选和质量控制，电量法、RCM法是切实可行的。这里我们介绍在某工程工程中用的两种方法：电量法和RCM法。

图1 图2

4.1混凝土抗氯离子渗透性标准试验法——电量法

电量法是依据美国标准ASTMC1202的快速电量法：氯离子在直流电压作用下，通过混凝土试件向正极移动，测量流过的电荷量，用以间接反映混凝土抗氯离子渗透的能力。其步骤是：1）制作φ95×51mm的混凝土试件，养护到龄期，擦干表面水分，进行真空度133Pa下真空饱水3h；然后注入蒸馏水浸泡1h后恢复常压浸泡16～20h；2)取出试件，擦干表面水分安装试件。3）在正极注入0.3M 的NaOH 溶液，在负极注入3％的NaCl溶液；4）在20～23℃的流动水槽中，放入试件。开启电源，加60v的直流电压，开始试验。5）记录电流，直至6h停止。做时间－电流的关系曲线，积分求出6h内的电量，即电通量。电通量法是间接反映混凝土抗氯离子渗透能力的一种方法。仪器设备装置如上图1所示。

4.2混凝土氯离子扩散系数快速测定法——RCM法

RCM法是唐路平教授提出的用以测定混凝土中氯离子非稳定状态迁移的扩散系数的一种方法。其原理是：跨过试件的轴向施加外部电势迫使负极的氯离子向试样中迁移，经一定时间（9—96h）后将试样沿轴向劈开，在劈开面上喷显色剂，测量显色深度代入公式计算氯离子扩散系数，依据氯离子扩散系数评定混凝土的抗氯离子渗透性。试验仪器如上图2所示。5试验数据：

我们在某工程工程建设中，对混凝土电通量与氯离子扩散系数做了大量的试验。下表是C35承台混凝土电通量与氯离子扩散系数的一些试验数据： 承台 28天电通量（库伦） 28天氯离子扩散系数（×10-12m2/s） 56天电通量（库伦） 56天氯离子扩散系数（×10-12m2/s）

C35 2054 12.683 219 1.97

272 3.9185 1193 3.08

482 4.9491 591 2.30

398 4.5358 1207 3.12

1259 8.7719 638 2.34

1978 12.309 1135 3.05

258 3.847 864 2.74

496 5.018 1084 2.95

390 4.496 839 2.74

1150 8.236 490 2.69

1825 11.556 1026 2.94

232 3.719 764 2.58

430 4.737 823 2.67

298 4.044 949 2.89

957 7.286 903 2.85

1084 7.910 1114 2.97

214 2.582 664 2.33

337 4.235 1331 4.13

264 3.877 864 2.34

750 6.268 591 2.91

6数据分析

依据上表数据，我们分析得到数据（1）28d 和（2）56d 点的分布图

（1）28d （2）56d

由数据点的分布图，我们可看出氯离子扩散系数与氯离子电通量两者之间在一定范围内呈线性关系。设氯离子扩散系数与氯离子电通量的关系为Y=AX+B，

其中：Y：扩散系数；X：电通量；A、B 待定系数。我们用最小二乘法对其进行回归分析。

1、对于28d的数据，从上图1中我们知道（214，2.582）点离趋势线较远，属离散点，舍去。得到下表

序号 X Y X2 Y2 XY

1 2054 12.683 4218916 160.858489 26050.882

2 272 3.9185 73984 15.35464225 1065.832

3 482 4.9491 232324 24.49359081 2385.4662

4 398 4.5358 158404 20.57348164 1805.2484

5 1259 8.7719 1585081 76.94622961 11043.8221

6 1978 12.309 3912484 151.511481 24347.202 7 258 3.847 66564 14.799409 992.526

8 496 5.018 246016 25.180324 2488.928

9 390 4.496 152100 20.214016 1753.44

10 1150 8.236 1322500 67.831696 9471.4

11 1825 11.556 3330625 133.541136 21089.7

12 232 3.719 53824 13.830961 862.808

13 430 4.737 184900 22.439169 2036.91

14 298 4.044 88804 16.353936 1205.112

15 957 7.286 915849 53.085796 6972.702

16 1084 7.91 1175056 62.5681 8574.44

17 337 4.235 113569 17.935225 1427.195

18 264 3.877 69696 15.031129 1023.528

19 750 6.268 562500 39.287824 4701

∑ 14914 122.3963 18463196 951.8366353 129298.1417

由上表我们得到：

∑X =14914，∑X2=18463196；（∑X）2/N=11706705.05；

Lxx＝ΣX2－（ΣX）2/n = 6756490.95

∑Y=122.3963，∑Y2=951.8366353 ，（∑Y ）2/N =788.4660134；

Lyy＝ΣY2－（ΣY）2/n = 163.3706219；

∑X Y=129298.1417，∑X×∑Y/N＝96074.65359；

Lxy＝ΣXY－ΣX×ΣY/ n = 33223.5058

A= Lxy/ Lxx＝0.00492； B= Lxy/ Lyy ＝2.582

相关系数r= Lxy /（Lxx ×Lyy）1/2= 0.999995112

也就是说氯离子扩散系数Y=0.00492X+2.582（×10-12m2/s）

（2）对于56d的数据，从上图2中我们知道（591，2.91）（490，2.69）（864，2.34）和（1331.4，4.13）四个点离趋势线较远，属离散点，舍去得下表数据。

序号 X Y X2 Y2 XY

1 219 1.97 47961 3.8809 431.43

2 1193 3.08 1423249 9.4864 3674.44

3 591 2.30 349281 5.29 1359.3

4 1207 3.12 1456849 9.7344 3765.84

5 638 2.34 407044 5.4756 1492.92

6 1135 3.05 1288225 9.3025 3461.75

7 1084 2.95 1175056 8.7025 3197.8

合集下载

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

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。然后根据测得的浓度计算出混凝土中氯离子的扩散系数。

混凝土标准氯离子扩散系数要求

混凝土标准氯离子扩散系数要求

混凝土标准氯离子扩散系数要求

一、前言

混凝土是现代建筑中最常用的材料之一，其性能直接影响着建筑的使用寿命和安全性能。氯离子扩散是混凝土中常见的一种现象，会导致混凝土表面出现裂缝、腐蚀等问题，进而影响混凝土的使用寿命。因此，混凝土标准中对氯离子扩散系数的要求非常重要。

本文将从混凝土标准中对氯离子扩散系数的要求进行全面的详细解析，包括标准的概述、氯离子扩散系数的定义、测试方法和标准要求等方面。同时，也将对氯离子扩散系数的相关知识进行简单介绍，以便读者更好地理解标准要求。

二、概述

混凝土的氯离子扩散系数是指氯离子在混凝土中扩散的速率，是评价混凝土耐久性能的一个重要指标。氯离子扩散系数越小，混凝土的耐久性能越好。

在混凝土标准中，对氯离子扩散系数的要求主要包括测试方法和标准值。测试方法包括静态浸泡法和电导率法，标准值则根据混凝土的使用环境和等级不同而有所差异。

三、氯离子扩散系数的定义

氯离子扩散系数是指氯离子在混凝土中扩散的速率，通常用D表示，单位为mm²/s。其计算公式如下：

D = M / (CtS)

其中，M为被扩散物质在时间t内透过单位面积的质量，C为混凝土中被扩散物质的初始浓度，S为混凝土试件的厚度。

氯离子扩散系数的大小取决于混凝土的孔隙结构和渗透性能，一般来说，混凝土的密实度越高，孔隙度越小，氯离子扩散系数就越小。

四、测试方法

混凝土中氯离子扩散系数的测试通常采用静态浸泡法和电导率法两种方法。

1.静态浸泡法

静态浸泡法是指将混凝土试件浸泡在含氯离子的水中，通过测量水中氯离子浓度的变化来计算氯离子扩散系数。

具体操作步骤如下：

（1）制备混凝土试件，并在试件表面涂上防水剂；

（2）将试件放入含氯离子的水中，保持一定的浸泡时间；

（3）取出试件后，用水洗净表面的防水剂；

（4）测量水中氯离子浓度的变化，计算氯离子扩散系数。

2.电导率法

电导率法是指通过测量混凝土试件中氯离子的电导率来计算氯离子扩散系数。

混凝土氯离子扩散系数和电通量测定仪操作规程

混凝土氯离子扩散系数和电通量测定仪操作规程

混凝土氯离子扩散系数和电通量测定仪操作规程

一、引言

混凝土中的氯离子渗透是导致混凝土耐久性下降、钢筋锈蚀等问题的主要原因之一、为了准确评估混凝土材料的耐久性并及时采取相应的措施，需要测定混凝土中氯离子扩散系数和电通量。本操作规程旨在规范混凝土氯离子扩散系数和电通量测定仪的操作步骤，确保测定结果的准确性和可靠性。

二、仪器和试剂准备

1.测定仪器：混凝土氯离子扩散系数和电通量测定仪；

2. 试剂：浓度为0.3 mol/L的NaCl水溶液、去离子水。

三、样品制备

1.将混凝土样品进行表面处理，确保表面平整光滑；

2.根据测定需要，切割成适当大小的样品，确保样品的表面积和厚度符合测定要求；

3.清洁干净的试样，确保表面无灰尘、杂质等。

四、测定操作步骤

1.将测定仪器连接好，并按照仪器说明书进行参数设置；

2.校正仪器，保证测量结果的准确性；

3.将测定仪器的电极放在试样的两侧，并确保电极与试样紧密接触；

4.用去离子水对试样进行预浸泡，保证试样饱和； 5.稳定电流密度至所需数值，记录待测试样的测量时间；

6.测量一段时间后，断开电源，取出试样；

7.用去离子水将试样洗净，并用纸巾擦干试样表面，避免干净试样造成测量误差；

8.将试样放入干燥器中，干燥至恒重；

9.根据测量数据计算混凝土氯离子扩散系数和电通量。

五、数据处理

1.收集测量所得的电通量和测量时间数据；

2.根据实际情况，选择适当的数学模型以及计算方法计算混凝土氯离子扩散系数和电通量；

3.对所得数据进行统计分析，得到准确的测量结果。

六、实验注意事项

1.操作人员要具备相关仪器的基本操作知识，并按照操作规程进行操作；

2.仪器需要经常进行校正，以保证测量结果的准确性；

3.混凝土样品的加工和制备要仔细，保证样品质量；

4.测量过程中要注意安全，避免电源和仪器的损坏；

5.测量结束后，要及时清洁和维护仪器设备。

七、结论 混凝土氯离子扩散系数和电通量测定仪操作规程详细描述了测定混凝土中氯离子扩散系数和电通量的步骤与注意事项。严格按照操作规程进行操作，可以有效保证测量结果的准确性和可靠性，并为混凝土材料的耐久性评估提供可靠依据。

水泥胶砂氯离子扩散系数检测方法

水泥胶砂氯离子扩散系数检测方法

水泥胶砂氯离子扩散系数检测方法

本文介绍了水泥胶砂氯离子扩散系数检测方法的背景、标准、检测方法以及氯离子对混凝土的危害和控制措施。下面是本店铺为大家精心编写的4篇《水泥胶砂氯离子扩散系数检测方法》，供大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助。

《水泥胶砂氯离子扩散系数检测方法》篇1

引言

水泥胶砂氯离子扩散系数是指水泥胶砂中氯离子在混凝土中的扩散速率，它是衡量混凝土中氯离子含量的一个重要指标。氯离子含量过高会对混凝土的性能产生不良影响，如导致钢筋锈蚀和混凝土裂缝等。因此，准确检测水泥胶砂氯离子扩散系数对于保证混凝土的质量和安全性具有重要意义。

水泥胶砂氯离子扩散系数检测方法

《水泥胶砂氯离子扩散系数检测方法》是一项中国国家标准，于

2023 年 4 月 1 日开始实施。该标准规定了水泥胶砂氯离子扩散系数的检测方法，包括试剂准备、样品制备、试验步骤等内容。

具体来说，水泥胶砂氯离子扩散系数检测方法分为以下几步：

1. 试剂准备：称取一定量的氯化钠溶液，用蒸馏水稀释至一定浓度，制备成氯离子标准溶液。

2. 样品制备：将水泥胶砂样品研磨成粉末，称取一定量的样品粉末，加入氯离子标准溶液中，混合均匀，制备成待检测样品。 3. 试验步骤：将待检测样品放入扩散系数检测仪中，测量氯离子在样品中的扩散速率，计算出水泥胶砂氯离子扩散系数。

检测方法

目前，常用的混凝土中氯离子含量测试方法包括选择性电极电位差滴定法、铬酸银 - 吸光光度法、硝酸银化学滴定法、倭尔哈德法滴定各深度氯离子含量，X 荧光分析法，Quantab-strips 现场快速分析、氯离子试纸测定法、原子吸收光谱法、X 射线谱法、脉冲核磁共振法 (NMR) 等。

氯离子对混凝土的危害和控制措施

氯离子对混凝土的主要危害包括钢筋锈蚀和混凝土裂缝。钢筋表面形成红铁锈后体积膨胀 4 倍多，使混凝土的强度逐渐降低，当铁锈的厚度超过 0.1mm 时，就会引起混凝土表面开裂，直到混凝土崩溃坍塌。