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氯盐、硫酸盐作用下高性能混凝土损伤研究3金祖权 孙 伟 张云升 赖建中(东南大学材料科学与工程系 南京 210096) 摘 要:通过315%NaCl 溶液,5%Na 2S04溶液以及315%NaCl +5%Na 2S O 4复合溶液的浸泡腐蚀试验,研究了C30、C50两种强度等级,三种大掺量矿物掺合料混凝土在腐蚀溶液中的自由氯离子扩散规律,以及基于相对动弹性模量变化的损伤规律。
结果表明:复合腐蚀下,C30的自由氯离子含量是C50的2倍左右;氯离子扩散系数为C50的117～1195倍;混凝土相对动弹性模量先上升后下降。
矿物掺合料提高了混凝土抗氯离子渗透和抗硫酸盐损伤能力,硫酸盐降低了混凝土抗氯离子腐蚀能力,氯盐减缓了硫酸盐对混凝土的损伤速度。
关键词:混凝土 硫酸盐 氯盐 相对动弹性模量STU DY ON DAMAGE OF HPC UN DER THE CORR OSION OF CH LORI DE AN D SU LFATEJin Zuquan Sun Wei Zhang Y unsheng Lai Jianzhong(Department of Materials Science and Engineering ,S outheast University Nanjing 210096)Abstract :Based on taking corrosion test of concrete immersed in 315%weight of NaCl ,5%weight of Na 2S O 4and compound s olutions (315%NaCl +5%Na 2S O 4),it has been studied that the free chloride diffusion and mechanical damage ,based on relative Y oung ′s m odulus ,of concrete that include tw o grades of strength and three types of mineral admixture.The results suggest that the free chloride content of C30should be 2times that of C50,and free chloride diffusion coefficients be 117～1195times.M oreover ,the mineral admixtures may improve chloride and sulfate ion resistance capacity of concrete ,and the sulfate decreases chloride resistance capacity of concrete ,as well as the chloride decreases the sulfate ′s damage speed of concrete.K eyw ords :concrete sulfate chloride relative Y oung ′s m odulus3国家863基金项目(2003AA33X 100)、国家自然科学基金重点资助项目(59938170)。
混凝土的氯盐侵蚀性能混凝土是一种常用的建筑材料，广泛应用于各种建设工程中。
然而，混凝土在一些特定环境下，如海洋、盐湖等地，会遭受氯盐侵蚀，从而导致其性能下降和寿命缩短。
因此，研究混凝土的氯盐侵蚀性能对于提高建筑物的耐久性和安全性至关重要。
一、氯盐侵蚀的机制氯盐侵蚀指的是氯盐溶液通过渗透和扩散等过程，进入混凝土中，并与混凝土内部的水泥胶体发生反应，从而引起混凝土的损伤。
氯盐侵蚀的主要机制包括：1. 氯离子通过渗透进入混凝土内部：氯离子是氯盐溶液的主要成分，它们可以通过混凝土的毛细孔和微裂缝进入混凝土中。
2. 氯离子与混凝土内部的水泥胶体反应：氯离子与水泥中的钙化合物发生反应，形成可溶性氯化物，从而进一步腐蚀混凝土内部的钙基水泥胶体。
3. 钙基水泥胶体的溶解和析出：氯盐的侵蚀会导致混凝土内部的钙基水泥胶体发生溶解和析出，引起孔隙率的增加和强度的降低。
二、影响混凝土氯盐侵蚀性能的因素混凝土的氯盐侵蚀性能受到多种因素的影响，包括以下几个方面：1. 氯离子浓度：氯盐溶液中氯离子的浓度越高，其侵蚀作用越明显。
2. 温度：高温环境会加速氯盐侵蚀的速率，因为高温有利于氯盐的渗透和混凝土内部反应的进行。
3. 混凝土孔隙结构：混凝土的孔隙结构直接影响氯盐侵蚀的速率。
较大的孔隙和连通的孔隙网络会加速氯盐的渗透和混凝土内部的反应。
4. 水泥品种及含量：不同品种的水泥对氯盐侵蚀的抵抗能力有所不同。
高水泥含量的混凝土一般具有较好的抗氯盐侵蚀性能。
5. 抗渗性和抗裂性：较好的抗渗性和抗裂性能有利于减缓氯盐侵蚀的速率。
三、提高混凝土氯盐侵蚀性能的方法为了提高混凝土的氯盐侵蚀性能，可以采取以下方法：1. 选用适当的水泥品种：选用抗氯盐侵蚀能力较强的水泥品种，在混凝土配比中控制水泥的用量。
2. 优化混凝土配比：通过控制砂浆用水量、骨料用量和掺合料用量等来改善混凝土的致密性和抗渗性能。
3. 使用掺合料：添加适量的粉煤灰、硅灰等掺合料可以改善混凝土的抗氯盐侵蚀能力。
氯盐侵蚀下钢筋混凝土结构的耐久性评估与修复方案钢筋混凝土结构在长期使用过程中，可能会受到氯盐的侵蚀而导致耐久性下降。
因此，对于氯盐侵蚀下的钢筋混凝土结构进行耐久性评估，并制定相应的修复方案，对于保护结构的正常使用和延长使用寿命具有重要意义。
一、氯盐侵蚀下钢筋混凝土结构的耐久性评估1. 检测氯离子含量：可以通过采集结构的混凝土样品，使用离子色谱仪等实验室设备检测氯离子的含量。
根据检测结果，评估结构的氯盐侵蚀状况和严重程度。
2. 测定钢筋锈蚀情况：通过对结构中的钢筋进行检测，了解钢筋的锈蚀程度、钢筋锈蚀面积和深度等参数，评估结构的钢筋腐蚀状况。
3. 评估混凝土质量：通过对混凝土的抗压强度、渗透性和孔隙结构等性能的检测，了解混凝土的质量状况，评估结构的耐久性。
4. 结构损伤的评估：对于受氯盐侵蚀的结构，通过检测其裂缝、脱落、开裂等损伤情况，评估结构的稳定性和耐久性。
二、修复方案1. 针对氯盐侵蚀引起的钢筋锈蚀：对于轻度锈蚀的钢筋，可采用刮除锈蚀层、喷涂防锈涂料等方法进行修复；对于严重锈蚀的钢筋，应采用钢板套筒、碳纤维加固等技术手段进行钢筋的修复。
2. 针对混凝土质量下降：对于混凝土质量下降的结构，可以采用渗透充填修复、碳纤维增强等方法来提高混凝土的力学性能和防水性能。
3. 结构加固处理：针对结构的损伤情况，可采取增加剪切钢板、加固轴力箍筋、增加外加剪力墙等措施来提高结构的抗震性能和稳定性。
4. 防护措施：对于已经修复的结构，应加强防护措施，如加装防护层、使用抗氯离子渗透剂等，以减少氯盐的侵蚀。
5. 监测与维护：修复完成后，应定期对修复后的结构进行监测，并进行必要的维护工作，以确保修复效果的持久性和结构的安全性。
三、注意事项1. 在制定修复方案时，应根据结构的具体情况，结合实际情况制定相应的修复方案，并与专业技术人员进行充分的讨论和评估。
2. 在施工过程中，应严格按照修复方案执行，并注意施工质量和进度控制。
浅谈氯盐侵蚀混凝土的试验一、引言钢筋混凝土结合了混凝土和钢筋的优点，造价较低、性能良好，是土木工程设计的首选材料[1]。
然而，钢筋混凝土往往因为钢筋锈蚀而开裂从而提前失效，未能达到预计的服役寿命。
氯盐侵蚀是导致钢筋锈蚀的主要原因。
当混凝土中钢筋表面的Cl-的含量达到某一极限值以后，钢筋表面的钝化膜破坏，露出了铁基体，形成腐蚀电池，金属铁变成铁锈，体积膨胀直至原钢筋体积的2-10倍，混凝土保护层发生开裂破坏，结构承载能力降低，并逐步劣化破坏。
二、氯离子扩散模型氯离子通过混凝土内部的微裂缝、孔隙从周围环境向混凝土内部传递。
氯离子侵入混凝土的方式主要有：1、毛细管作用：氯离子随水一起通过连通毛细孔向内部迁移2、渗透作用：由于水压力的存在，氯离子从压力较高的地方向压力较低处移动3、扩散作用：由于浓度差的存在，氯离子从浓度高的地方向浓度低的地方移动4、对流作用：由于干湿交替，在湿度梯度的作用下，氯离子发生对流5、电化学迁移：由于电位差的存在，氯离子从电位低的地方向电位高的地方移动[2]在上述5种方式中，氯盐侵蚀混凝土的最主要方式是通过溶于混凝土孔溶液内的氯离子扩散，因此大多数研究都是基于Fick第二定律展开的。
Fick第二定律简洁性较好，且和实测结果之间吻合度较高，现在已经成为预测氯离子在混凝土中扩散的经典方法。
假定混凝土中的孔隙分布是均匀的，氯离子在混凝土中扩散是一维扩散行为，浓度梯度仅沿着暴露表面到钢筋表面方向变化，Fick第二定律可以表示为[3]：（1）式中：—氯离子浓度（%），一般以氯离子占水泥或混凝土重量百分比表示；—时间（年）；—位置（cm）；—扩散系数。
三、氯离子侵蚀钢筋混凝土的破坏机理3.1局部酸化、破坏钝化膜水泥中含有可溶性的钙、钠、钾等碱金属氧化物，这些氧化物在水泥水化时，会与水反应生成碱性很强的氢氧化物，从而为钢筋提供了一个对其非常有利的碱性环境（pH值为12-13）。
在这样的环境下，钢筋表面就会生成一层致密的“钝化膜”，分子和离子很难穿过。
海水中氯离子对建筑物钢筋的腐蚀机理研究摘要：钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的最主要因素，应当采取积极有效的防护措施改善混凝土中的钢筋锈蚀问题。
尤其现阶段，临海建筑物增多，海水中盐分总量大约在3%，且富含氯离子，这些离子对混凝土结构有很强的腐蚀作用。
氯离子对钢筋的锈蚀危害性不容忽视。
氯离子侵蚀会加剧钢筋锈蚀，导致钢筋混凝土构件承载力下降。
全面了解氯离子侵蚀机理对整个结构的安全性和耐久性意义深远。
关键词：钢筋混凝土；氯离子；腐蚀机理；预防措施引言在影响建筑结构抗力衰减的众多因素中，钢筋锈蚀是导致混凝土结构性能退化的最主要原因之一，尤其是海边城市建筑物，受海水中氯离子影响最为突出。
氯离子的侵入能够导致混凝土构件中的钢筋脱钝，引起钢筋锈蚀，致使钢筋混凝土结构或构筑物的服役性能退化乃至失效破坏，成为影响钢筋钢筋混凝土耐久性的最主要因素。
一旦结构不能满足正常使用的要求，最终会影响整个结构的安全。
其中，氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀是最普遍的原因。
所以，全面了解氯离子对混凝土结构的侵蚀机理尤为必要。
1氯离子对钢筋的侵蚀影响氯离子侵蚀会引发钢筋锈蚀、锈蚀层及锈胀．在严重的情况下还会导致保护层脱落，从而引起混凝土构件及结构整体性能退化。
氯离子对钢筋的锈蚀影响主要体现在以下几个方面。
（1）作为去钝化剂，破坏钢筋表面的保护性钝化膜破坏混凝土中钢筋钝化膜主要有两种方式：氯离子侵蚀和混凝土碳化。
一般来讲，氯离子是极强的阳极活化剂．很低的浓度就可以破坏钝化膜，是混凝土过早锈蚀的主要原因。
混凝土碳化会降低溶液碱度，但由于其进展较为缓慢，所引起的钢筋锈蚀远不如前者普遍。
氯离子去钝化机理主要有以下三种理论：1)吸附理论。
氯离子吸附于钢筋表面，促进金属离子的水化．因而使其更易溶解。
2)氧化膜理论。
钢筋在碱性介质中生成氧化膜，氯离子则可以分解氧化膜使之更易穿透。
3)过度络合物理论。
氯离子和氢氧离子与铁离子发生反应，形成易溶的FeC1：(绿锈)和水，从而进一步分解为Fe(OH)：(褐锈)，带出更多的铁离子，最终的结果是钢筋表面生成了FeO(铁锈)。
氯离子侵蚀环境下混凝土结构耐久性评估与寿命预测模型王睿;王信刚【摘要】In marine or deicing agent environment,chloride penetration into concretes is the main cause of the reinforcement corrosion.The mechanism of the above problem was analyzed in this paper.Some durability assessments and service life prediction models for the concrete structure exposed to chloride environment were presented as well,especially the service life prediction models based on Fick's second law ofdiffusion.Finally,the service life of concrete structure exposed to chloride environment was analyzed according to an actual underground engineering.%在海洋或除冰盐的环境中,氯离子侵蚀是造成钢筋锈蚀的主要原因.主要分析了钢筋混凝土中氯离子侵蚀引发钢筋锈蚀的机理,介绍了氯离子侵蚀环境下混凝土结构耐久性评估与寿命预测模型,其中详细阐述了基于Fick第二扩散定律的寿命预测模型,并对氯离子侵蚀环境下混凝土的使用寿命进行了实例分析.【期刊名称】《南昌大学学报（理科版）》【年(卷),期】2013(037)003【总页数】6页(P281-286)【关键词】混凝土结构;氯离子;耐久性评估;服役寿命预测【作者】王睿;王信刚【作者单位】南昌大学艺术与设计学院,江西南昌 330031;南昌大学建筑工程学院,江西南昌 330031【正文语种】中文【中图分类】TU528混凝土结构耐久性问题是一个极为突出的问题，近几十年来也一直是人们的研究热点。
