3 氯离子扩散理论
氯离子通过混凝土内部的孔隙和微裂缝体系从周围环境向混凝土
内部传递,氯离子的传输过程是一个复杂的过程,涉及到许多机理,目前已经了解的氯离子侵入混凝土的方式主要有以下几种[1]:
(1)毛细管作用,即盐水向混凝土内部干燥的部分移动;
(2)渗透作用,即在水压力作用下,盐水向压力较低的方向移动;
(3)扩散作用,即由于浓度差的作用,氯离子从浓度高的地方向浓度低的地方移动;
(4)电化学迁移,即氯离子向电位较高的方向移动。
通常,氯离子的侵蚀是几种侵入方式的组合,另外还受到氯离子与
混凝土材料之间的化学结合、物理粘结、吸附等作用的影响。而对应特定的条件,其中的一种侵蚀方式是主要的。目前有一些非常先进的氯离子向钢筋表面传输的模型,对各种机理考虑的比较全面,但是由于模型
中的一些参数很难确定,有些只能从定性上加以描述,其实用性还需继
续探讨。
尽管氯离子在混凝土中传输机理非常复杂,在许多情况下,扩散仍
然被认为是一个最主要的传输方式之一。对于现有的没有开裂的、水灰比不太低的结构,大量的检测结果表明氯离子的浓度可以认为是一个线性的扩散过程,这个扩散过程人们一般引用Fick第二扩散定律进行描述。有关氯离子在混凝土中扩散的研究是由Collepardi于1970年开始的,并于1972年发表了基于Fick第二定律的氯离子扩散系数的计算结[2]。Fick第二定律很方便地将氯离子的扩散浓度与扩散系数和扩散时间联
系起来,可以直观地体现结构的耐久性。由于Fick第二定律的简洁性及与实测结果之间较好的吻合性,现在它已成为预测氯离子在混凝土中扩散的经典方法。选择Fick第二扩散定律基本上也是基于一种经验的假定,因为它的模型参数具有明确的物理意义,并且它的解可以很好地拟合现有结构的实测结果[3,4]。假定混凝土中的孔隙分布是均匀的,氯离子在混凝土中的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的方向变化,Fick第二定律可以表示为
?C
?t=D?2C
?x2 (1)
式中:C-氯离子的浓度,一般以氯离子占水泥或混凝土的
重量百分比表示;
t-结构暴露于氯离子环境中的时间;
x-侵蚀的深度;
D-混凝土的扩散系数。
Fick第二定律的解取决于问题的边界条件。混凝土结
构在经过相当长的使用时间以后,表面浓度基本达到饱和,在稳定的使用环境中一般不会发生太大的变化,因此可以假定混凝土表面浓度恒定;另外假定混凝土结构体相对于暴露表面为半无限介质,在任一时刻,相对于暴露表面的无限远处的氯离子浓度值为初始浓度。那么,相应的边界条件和初始条件可以写为:
边界条件:C(0,t)=CS,C(∞,t)=C0
初始条件:C(x,0)=C0
根据边界条件和初始条件,公式(1)的解为:
Cx,t=C0+(CS-C0) 1-erf
x
[ (へ4Dt)]
(2)
式中:Cx,t-t时刻x深度处的氯离子浓度;
C0-初始浓度;
CS-表面浓度;
D-混凝土的有效扩散系数;
erf(·)- 误差函数,erf(z)= 2
へπ∫
z
exp(- z2)dz。
Fick第二定律描述的是一种稳态扩散过程。实际上,
混凝土是一种水硬性材料,其水化过程需要经过很长的时间才能完成。混凝土的成熟度对于氯离子的扩散存在很大的影响,水化越充分,混凝土内部越密实,抗侵蚀能力则
越强。随时间的延长,氯离子在混凝土中的扩散系数不是一成不变的,通过实际检测结果可以发现,龄期较长的混凝土结构的氯离子扩散系数较小。尤其在开始的1～3年内,扩散系数的降低尤为明显,因此扩散系数是一个时间的函数。引入有效扩散系数Dt,含义为结构从开始暴露到检测时扩散系数的均值,式(2)变为:
Cx,t=C0+(CS-C0) 1-erf
x
[ (へ4Dt·t)]
(3)
同样,有效扩散系数是一个随结构使用时间长度变化
的量,认为近似服从下面的关系[3]:
Dt
D0
= t0 (t)
m
(4)
式中:D0-结构暴露时或其它任一时段的有效扩散系数; t0-相应于D0
的时间;
m-环境条件系数,根据试验或调查获得。
经过一定的使用年限后,混凝土的水化基本完成,内
部微结构基本不再发生变化,此时氯离子在混凝土中的扩散系数趋于一个恒定的值。为了防止Dt
无限的降低,有的
文献规定,这一公式仅适用前30年,而在30年以后,Dt
成
为一个恒定的值。将其代入式(3),可得:
Cx,t=C0+(CS-C0) 1-erf
x
[ (へ4D0t(t0/t)m)] (5)
该公式是利用有效扩散系数进行结构耐久寿命预测和
新建结构混凝土配合比设计的基础。
混凝土中氯离子浓度预测的研究现状 【摘要】氯离子侵蚀是混凝土结构耐久性研究的重要内容,可以为钢筋锈蚀、寿命预测等提供理论支持。本文就Fick第二定律的适用性、氯离子结合理论的应用和海水耐蚀剂的作用等问题展开讨论。 【关键词】：混凝土耐久性氯腐蚀Fick定律结合理论耐蚀剂 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的研究，成果主要集中于应用Fick第二扩散定律来预测饱和混凝土的氯离子扩散使钢筋锈蚀的使用寿命。自从Collepardi[65]于1972年提出了基于Fick第二定律计算氯离子扩散系数的方法，Fick第二定律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材料必须是均质的；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；④不考虑荷载引起的裂缝。 事实上以上假设并不确切，首先，从氯离子侵蚀诱导钢筋锈蚀影响钢筋混凝土结构耐久性出发，研究的关键是保护层范围内的氯离子扩散，而在这一范围内，由于边界效应，混凝土的骨料分布是不均匀的[66]；其次，混凝土对氯离子具有一定的结合能力，氯离子可以同水化生成物结合生成复盐或进入凝胶结构或被混凝土的内部孔隙物理吸附；再者，扩散系数D是用来反映混凝土对氯化物侵蚀抵抗能力的参数，在常规的Fick扩散方程中假定D为常量，这与实际情况并不吻合。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，随着混凝土的不断水化，其内部结构越来越密实，因此氯离子扩散系数D是一个随时间、氯离子浓度等条件变化的参数。实际上，不仅Fick定律的理论假设与实际混凝土材料相差甚远,而且其数学解也与实际混凝土的试验结果相差较大 [67]。尽管Fick定律可以用来预测使用寿命，但至今仍没有建立完整的理论体系 [68]，一些学者已对Fick第二定律的合法性提出了质疑。 实际应用中，氯离子在混凝土中的渗透性一般通过加速试验确定，这些加速试验主要应用压力、浓度梯度或电学方法等测定氯离子的扩散性能[69]。很多研究者从影响氯离子扩散系数的因素出发，试验研究了结构[70-75]、环境[76-79]、养护条件[80-83]、水泥与掺合料[75,84-94]、荷载[95-98]等因素对扩散系数的影响情况，定性、定量的得到了一些研究成果。 已有的研究成果显示，环境的氯离子浓度对氯离子向混凝土中扩散有影响，不同的环境条件，氯离子浓度具有一定的差异。氯离子侵蚀钢筋混凝土的环境可以分为海洋环境（浸没区、潮汐区、浪溅区、大气区）、除冰盐环境和盐湖地区及工业环境等情况。2002年出版的日本土木学会混凝土标准提出近海大气区的混凝土表面氯离子浓度（用混凝土质量比表示）为：浪溅区0.65%，岸线附近0.45%，离海岸距离0.1km处0.225%，0.25km处0.15%，0.5km处0.1%，1km 处0.075%。而美国ACI365委员会开发的一个用于使用寿命设计的计算程序中，取海上和近海盐雾区的混凝土表面氯离子浓度值为：潮汐浪溅区为瞬时到定值
评价高性能混凝土耐久性综合指标-抗氯离子渗透性及其研究现状 摘要：结合国内外高性能混凝土耐久性研究的现状，在近年来基于氯离子渗透的高性能混凝土耐久性预测模型，分析了将抗氯离子渗透性作为评价高性能混凝土耐久性的综合指标的可行性和必要性，对于制定高性能混凝土的耐久性设计规范具有参考意义。 关键词：高性能混凝土；耐久性；氯离子抗渗；综合指标 Aggregative indicator evaluating the durabil ity of HPC：Chloride ion resistance and present status BA Heng jing ，ZHA N G Wu man ，DEN G Hong wei (Civil Engineering Institute ，Harbin University of Technology ，Harbin 150006 ，China) Abstract ：Based on the prediction models and the domestic and foreign present status of the durability of HPC, the chloride ion resistance was used as an aggregative indicator to evaluate the durability of HPC. The importance and the feasibility were analyzed, which had significant reference for constituting standard of the durability of HPC. Key words ：HPC；durability ；chloride ion resistance ；aggregative indicator 1 引言 近年来，国内外土木工程界对高性能混凝土耐久性问题十分关注，作了大量的试验研究，工程技术人员对混凝土耐久性的认识程度也不断加深。我国新出台的混凝土结构设计规范中很多章节已经提出了具体的耐久性规定。同时，我国第一部《混凝土结构耐久性设计及施工指南》也在2003年底正式颁布实施，该指南为设计和施工人员提供了环境作用下混凝土结构耐久性设计与施工的基本要求。大量科研成果的取得和国家规范的实施将实现混凝土结构全功能设计的目标向前推进了坚实的一步。 然而，目前对于高性能混凝土耐久性的评定没有统一的指标和方法，对其抗冻性、抗化学侵蚀性、抗钢筋锈蚀性、抗碳化性、抗碱—集料反应性、抗磨耗性、抗火性等等的试验和评价，基本上仍沿用对普通混凝土的试验和检测方法。但是，由于低水灰比、以及高效减水剂和矿物掺合料的掺入，高性能混凝土的性能与普通混凝土的性能相比产生了较大的差异，因此，普通混凝土的一些试验和检测方法已不适用于高性能混凝土，更无法将耐久性指标融入到混凝土结构设计理论中。 我国规范一贯按承载力极限状态来设计结构构件，再按正常使用极限状态来校核构件的设计思想，这样就决定了高性能混凝土耐久性设计应在肯定原有结构设计理论的基础上补充耐久性方面的要求，使得所选用的混凝土材料在满足结构承载能力的同时也可以达到足够的耐久性，在工程选材的环节把好“耐久性”关，实现从源头上解决结构的耐久性问题。 因此，目前亟待解决问题是：创建一个高性能混凝土耐久性的综合评价指标，该指标能够将各种环境因素影响效应集于一身。将其作为指导高性能混凝土结构耐久性设计的统一标准，便可以消除混凝土耐久性参数众多，各参数之间相关性难于把握的客观制约，为实现完全规范化的混凝土结构耐久性设计奠定坚实的基础。 国内外学者[1～4 ]经过大量调查和研究表明：绝大多数高性能混凝土结构的破坏是由于氯离子侵入到混凝土钢筋表面，并达到一定临界浓度时引起的钢筋锈蚀所致；钢筋锈蚀使其
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/T50081-2002 3).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/S
5）．换算系数：100×100×100 (mm) 0.95 150×150×150(mm) 1.00 200×200×200(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/ mm2 6）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。实验机上、下压板应有足够的刚度，其中的一块压板应带有球形支座，使压板与试件接触均衡。 (2) 钢尺 量程300mm，最小刻度1mm。 7）强度检验： 强度值得确定应符合下列规定：如两个测值与中间值相差均不超过15%，则以三个试件的算术平均值作为该组试件的抗压强度值。三个测值中的最大值和最小值中如有一个与中间值得差值超过中间值的15%。则把最大及最小一并舍除，取中间值作为改组试件的抗压强度值。如两个测值与中间值相差均超过15%，则该组实验结果无效。 2.混凝土劈裂抗拉强度实验原理. 1.试件尺寸:100×100×100(mm) 2.龄期:14天 3.加载方式:见下图一 混凝土劈裂抗拉强度采用直径为150mm的钢制弧型垫条,其长度不短于试件边长.进行劈裂抗拉试验时在垫条与混凝土之间垫一厚3-4mm,宽度为10-20mm的三合板垫层.加荷速度:0.2-0.8Mpa/S(强度等级低的取0.2-0.5,高的取0.5-0.8Mpa/S)
CV、EIS以及如何计算锂离子电池扩散系数 ■ 仁循环伏安法 2.交流阻抗法 . 3.扩散系数
循环伏安法 在一定扫描速率下，从起始电位正向扫描到转折电位期间，电极中活性物质被氧化，产生氧化电流；当负向扫描从转折电位变到原起始电位期间，电极中活性物质被氧化，产生还原电流。 循环伏安法 所以判断循环伏安图上的峰是氧化峰还是还原峰.并不是看峰电流是正还是负，而是看扫描电位的变化。电位从低到高是氧化过程，亦称为正 向扫描(positive)；从高到低是还原过程，亦称为负向扫描(negative) ?
循坏伏安法 Cyclic Voltammetry Parameters 讽EM ........... |2 -------- ---------- 初始电位，设定的起始电压 HighEM .......... [0 -------- ---------- ＞高电位，电压窗口的最高电压 LowE (V) ........ [0 ---------- 低电位，电压窗口的最低电压 FinalEM ......... |o ---------- 截止电位，设定的终止电压ImtoalScanPoiarty........ jNegative --- ＞扫描方向，第一步是正向还是负向 Scan Rate (V/$) . [ol ---------- 扫描速度，一般0.0001 V/s Sweep Segments .. 2 ■?扫描段数，两段是?圈 Sam^JeInterval (V) -------------------- R而＞响应间隔，隔多少V出一个点 Qu^Hrnehec) ..... [2 ---------- 静置时间，测量前体系静置多长时间 STy(AM .......... [2006耳 ------------ 灵敏度，可以理解为纵坐标的量程 厂Auto Sens i Scm Rate <- 0 01 VA----- 自动关敏度 厂Enable Final E 厂Aimkary Signal Recording 循坏伏安法 对于可逆性好的体系，设定的时候初始设定为开路电压，为了得到闭合环，所以截 止电压和初始电压一样。扫描方向跟材料有关，第一步发生氧化反应，也就是脱锂的，应该正向扫, 也就是positiver 反之negativeo 这种设定方式多见于正极材料. Cydic Volummetry P*r*meters Cydic VaHamnetry P*rimcten
7.2.2扩散系数 费克定律中的扩散系数Ｄ代表单位浓度梯度下的扩散通量，它表达某个组分在介质中扩散的快慢，是物质的一种传递性质。 一、气体中的扩散系数 气体中的扩散系数与系统、温度和压力有关，其量级为5 2 10/m s -。通常对于二元气体Ａ、B 的相互扩散，Ａ在B 中的扩散系数和B 在A 中的扩散系数相等，因此可略去下标而用同一符号Ｄ表示，即AB BA D D D ==。 表７－１给出了某些二元气体在常压下（5 1.01310Pa ?）的扩散系数。 对于二元气体扩散系数的估算，通常用较简单的由富勒（Fuller ）等提出的公式： 1/31/32 [()()]A B D P v v = +∑∑ （７－１９） 式中，D －Ａ、B 二元气体的扩散系数，2 /m s ； P －气体的总压，Pa ； T －气体的温度，Ｋ； A M 、 B M －组分Ａ、B 的摩尔质量，/kg kmol ； A v ∑、B v ∑－组分Ａ、B 分子扩散体积，3 /cm mol 。 一般有机化合物可按分子式由表７－２查相应的原子扩散体积加和得到，某些简单物质则在表７－２种直接列出。 5
式７－１９的相对误差一般小于１０％。 二、液体中的扩散系数 由于液体中的分子要比气体中的分子密集得多，因此也体的扩散系数要比气体的小得多，其量级为9 2 10/m s -。表７－３给出了某些溶质在液体溶剂中的扩散系数。 对于很稀的非电解质溶液（溶质Ａ＋溶剂Ｂ），其扩散系数常用Wilke-Chang 公式估算： 15 0.6()7.410 T B AB A M T D V -φ=?μ 2/m s （７－２１） 式中，AB D －溶质Ａ在溶剂Ｂ中的扩散系数（也称无限稀释扩散系数），2 /m s ； T －溶液的温度，Ｋ； μ－溶剂Ｂ的粘度，.Pa s ； B M －溶剂Ｂ的摩尔质量，/kg kmol ； φ－溶剂的缔合参数，具体值为：水2.6；甲醇1.9；乙醇1.5；苯、乙醚等不缔合的溶剂 为1.0； A V －溶质A 在正常沸点下的分子体积，3/cm mol ，由正常沸点下的液体密度来计 算。若缺乏此密度数据，则可采用Tyn-Calus 方法估算： 1.048 0.285c V V =，其中c V 为物质的
混凝土氯离子扩散系数快速测定方法 北欧试验方法 NT BUILD 492 中交武汉港湾工程设计研究院有限公司
氯离子扩散实验—北欧实验方法 NT BUILD 492 1.范围 本过程可以从非稳态迁移实验确定混凝土、砂浆或者水泥基修补的材料中氯化物的迁移系数. 2.适用领域 本实验方法适用于在实验室中成型或者从建筑物上钻取的试样.氯离子迁移系数的方法是测量被测材料对氯离子渗透的电阻.这种非稳态下的迁移系数不能直接与从其他实验方法获得的氯化物的扩散系数相比较,例如非稳态下的浸渍实验或者稳态下的迁移实验. 3.参考文献 ① NT BUILD 201,“Concrete:Making and curing of moulded test specimens for strength tests”,2nd ed.,Approved 1984-05. ②NT BUILD 202,“Concrete,hardened:Sampling and treatment of cores for strength tests”,2nd ed.,Approved 1984-05. ③NT BUILD 208,“Concrete,hardened:Chloride content”,2nd ed.,Approved 1984-05. ④Tang,L and Soensen,H.E.,“Evaluation of the Rapid Test Methods for Chloride Difficient of Concrete,NORDTEST Project No.1388-98”,SP Report 1998:42,SP Swedish National Testing and Research Institute,Boras,Sweden,1998. 4.定义 迁移:离子在外加电场作用下的运动. 扩散:分子或离子在浓度梯度的作用下的一种运动,确切的说是化学电势,即从一个高的浓度区到一个底的浓度区. 5.取样 该实验方法需要直径为100mm、厚度为50mm的圆柱形试样,该试样可以从成型的圆柱试件上或至少为100mm的芯样上切割得到.该圆柱形或芯样应该各自满足在NT BUILD 201和NT BUILD 202中所描述的条件.在实验中需要三个试件. 6.实验方法 6.1原理 在试件的轴向上利用外部的电势能迫使试件外部的氯离子向试件内部迁移。经过一段时间后，将该试件沿轴向方向劈裂，在新劈开的断面上喷射硝酸银溶液，从生成的可见的白
SONA 混凝土结构耐久性检测RCM-DEH型 混凝土氯离子扩散系数快速测定仪 操 作 指 南 北京首瑞测控技术有限公司 Beijing SONA MC Tech.Co.,Ltd
重要安全信息 本信息可以帮助您安全使用本公司公司产品，请遵循并保留本公司产品随附所有资料。 客户的安全对于本公司公司很重要，我们开发的产品安全、有效。本产品为机电一体化产品。电源线、测试线以及其它功能部件在使用不当的情况下仍会引起潜在的安全危险，可能会导致人身伤害或财产损失。要减少这些危险，请按照产品的说明操作，遵循产品所有操作说明中的警告信息并仔细阅读本文。仔细按照本文中包含的和随产品提供的资料进行操作，有助于您免受危险并拥有一个安全的工作环境。 需要立即采取操作的情况 产品可能由于使用不当或疏忽而损坏。某些产品损坏程度严重的，经过本公司公司专业人员检查及修理后才可以继续使用。 请经常检查设备情况，如果您发现经下列出的任何情况（虽然很少发生）或者对产品有任何安全方面的考虑，请停止使用该产品并断开电源，直到您可以与本公司取得联系以得到进一步的指导为止。 ●电源线、插头、测试线破裂或损坏。 ●有冒烟或从主机中发出异味。 ●产品机箱内部进水。 ●测量时测试线正负极对接。 ●产品以任何方式的跌落或受到损坏。 ●当按照操作说明操作时产品不正常动作。 注：如果对于本公司提供的产品发现这些情况，请停止使用该产品，直到您联系产品生产商并获取进一步说明或得到合适的替换件为止。
一般安全准则 请始终遵守以下预防措施以降低人身伤害和财产损失的风险。 维修 请勿试图自己维修，除非本技术中心提示您这样操作。 电源线 请勿将电源线缠绕在其他物品上，这样做会绷紧电源线，从而可能导 制电源破损裂、或弯曲。这样会出现安全隐患。 避免电源线接触到液体（试验中会接触有腐蚀性液体）液体有时会导 致短路。 流体也可能导制电源线终端的连接器接头逐渐腐蚀，这样最终会导制 过热。 插头的插座 设备使用三线插头，请选择三线的电源插座使用。 若设备使用的电源插座有损坏或腐蚀迹象，请勿使用该插座。 测试线 本仪器测量时，测试主机将输出0~60V直流电压，因此测试线两端在开机状态下会带有60V电压。出于安全考虑，请用户在使用时，不要将双手触
快速氯离子迁移系数法（RCM法） 一、试验原理 利用外加电场的作用使试件外部的的氯离子向试件内部迁移。经过一段时间后，将该试件沿轴向劈裂，在新劈开的断面上喷洒硝酸银溶液，根据生成的白色氯化银沉淀测量氯离子渗透的深度，以此计算出混凝土氯离子扩散系数。 二、取样 取样应在施工现场进行，应随机从同一车（盘）中取样，并不宜在首车（盘）混凝土中取样。从车中取样时，应将混凝土搅拌均匀，应在卸料量1/4~3/4之间取样。 三、试件制作 标准试件的尺寸是一致的，都是直径100±1mm，高度50±2mm的圆柱体试件。但是制件方法有区别。RCM法规定了两种种制作方法。但是都是使用圆柱试模宜使用Φ100mm ×100mm或Φ100mm×200mm试模。试件制作应在现场取样后30min内进行。 四、试件养护 试件成型后应立即用塑料薄膜覆盖并移至标准养护室。试件应在24±2h内拆模，然后应浸没于标准养护室的水池中 五、试件安装 试件安装在RCM装置前应采用电吹风冷风档吹干，表面应干净、无油污、灰沙和水珠。 六、溶液配制 溶液（NaOH溶液、NaCL溶液）应至少提前24h配制，并应密封保存在温度为（20~25）℃的环境中。 阴极溶液要求，质量浓度10%NaCL溶液。 阳极溶液要求，摩尔浓度0.3mol/L NaOH溶液。 显色指示剂要求，摩尔浓度0.1mol/L AgNO3溶液。 七、温度要求 试验室温度为（20~25）℃，溶液温度（20~25）℃，初始温度、最终温度测量的是阳极溶液，即NaOH溶液，要求温度计或热电偶的精确为0.2 ℃。 八、电迁移试验 开启电源，调节电压到30±0.2V，记录每个通道的初始电流，根据初始电流，确定试验电压和通电时间。 九、氯离子渗透深度测定 1.等分试件直径断面10等分。标准中要求喷涂显色剂后再等分，因为显色剂属强氧化剂，操作起来不是很方便，建议在破型之前用蜡笔标出。 2.喷涂完显色剂后，15min后观察颜色，测量渗透深度，精确到0.1mm。 3.当某一测点被骨料阻挡，可将此点位置移到最近未被骨料阻挡的位置进行测量。 4.当某测点数据不能得到，只要总测点数多于5个，可忽略此测点。 5.当某测点位置有有一个明显的缺陷，使该点测量值远大于其他各测点的平均值，可忽略此测点数据，但应这种情况在试验记录和报告中注明。 十、经验公式 ?DRCM=0.0239（273+T）L/(U-2)t*(Xd-0.0238((273+T)LXd/(U-2))0.5 其中： ?DRCM——混凝土的非稳态氯离子迁移系数，精确到0.1×10-12m2/s ?U ——所用电压的绝对值（V） ?T ——阳极溶液的初始温度和最终温度的平均值（℃）
非稳态氯离子扩散系数试验仪 使 用 说 明 书 中交武汉港湾工程设计研究院有限公司
混凝土氯离子扩散系数快速测定方法（RCM 法） 参照DuraCrete 非稳态电迁移试验原理 ( Rapid Chloride Migration Method of Concrete, Compliance Testing for Probabilistic Design Purposes, The European Union-Brite EuRam III, March 1999 ) 制定。 1 试验目的 定量评价混凝土抵抗氯离子扩散的能力，为氯离子侵蚀环境中的混凝土结构耐久性设计以及使用寿命的评估与预测提供基本参数。 2 适用范围 本试验方法适用于骨料最大粒径不大于25 mm （一般不宜大于20 mm ）的试验室制作的或者从实体结构取芯获得的混凝土试件，试验数据可以用于氯离子侵蚀环境耐久混凝土的配合比设计和作为混凝土结构质量检验评定的依据。 3 试验设备和化学试剂 3.1 唐氏RCM 测定仪，原理图见图F.3.1。 （内径100,外径114～KOH KOH+Cl 橡胶筒 120，高150～170） （高15～20) - 3.2 含5% NaCl 的 0.2 mol/L KOH 溶液；0.2 mol/L KOH 溶液。 3.3 显色指示剂；0.1 mol/L AgNO 3溶液。 3.4 水砂纸（200～600#）；细锉刀；游标长尺（精度0.1 mm ）。 3.5 超声浴箱；电吹风（2000W ）；万用表；温度计（精度0.2℃）。 3.6 扭矩板手（20～100 N·m ，测量误差±5%）。 4 试件准备 4.1 标准试件尺寸为ф100±1 mm ，h =50±2 mm 。 4.2 试件在试验室制作时，一般可使用ф100 mm ×300 mm 或150 mm ×150 mm ×150 mm 试模。试件制作后立即用塑料薄膜覆盖并移至标准养护室，24h 后拆模并浸没于标准养护室的水池中。试验前7d 加工成标准试件尺寸的试件，并用水砂纸（200～600#）、细锉刀打磨光滑，然后继续浸没于水中养护至试验龄期。 4.3 试件在实体混凝土结构中钻取时，应先切割成标准试件尺寸，再在标准养护室水池中浸
Designation:C 1556–04 Standard Test Method for Determining the Apparent Chloride Diffusion Coefficient of Cementitious Mixtures by Bulk Diffusion 1 This standard is issued under the ?xed designation C 1556;the number immediately following the designation indicates the year of original adoption or,in the case of revision,the year of last revision.A number in parentheses indicates the year of last reapproval.A superscript epsilon (e )indicates an editorial change since the last revision or reapproval. 1.Scope* 1.1This test method covers the laboratory determination of the apparent chloride diffusion coefficient for hardened cemen-titious mixtures. 1.2The values stated in SI units are to be regarded as the standard. 1.3This standard does not purport to address all of the safety concerns,if any,associated with its use.It is the responsibility of the user of this standard to establish appro-priate safety and health practices and determine the applica-bility of regulatory limitations prior to use. 2.Referenced Documents 2.1ASTM Standards:2 C 31/C 31M Practice for Making and Curing Concrete Test Specimens in the Field C 42/C 42M Test Method for Obtaining and Testing Drilled Cores and Sawed Beams of Concrete C 125Terminology Relating to Concrete and Concrete Aggregates C 192/C 192M Practice for Making and Curing Concrete in the Laboratory C 670Practice for Preparing Precision and Bias Statements for Test Methods for Construction Materials C 1152/C 1152M Test Method for Acid-Soluble Chloride in Mortar and Concrete C 1202Test Method for Electrical Indication of Concrete’s Ability to Resist Chloride Ion Penetration 2.2NORDTEST Standards: NT BUILD 443,Approved 1995-11,Concrete,Hardened:Accelerated Chloride Penetration (in English)3 3.Terminology 3.1De?nitions : 3.1.1For de?nitions of terms used in this test method,refer to Terminology C 125. 3.2De?nitions of Terms Speci?c to This Standard: 3.2.1apparent chloride diffusion coeff?cient,D a ,n —a chlo-ride transport parameter calculated from acid-soluble chloride pro?le data obtained from saturated specimens exposed to chloride solutions,without correction for chloride binding,that provides an indication of the ease of chloride penetration into cementitious mixtures. 3.2.2chloride binding ,v —the chemical process by which chloride ion is removed from solution and incorporated into cementitious binder hydration products. 3.2.2.1Discussion —Chloride binding is primarily associ-ated with hydration products formed by the aluminate phase of cement and mixtures containing ground granulated blast fur-nace slag. 3.2.3chloride penetration ,v —the ingress of chloride ions due to exposure to external sources. 3.2.4exposure liquid ,n —the sodium chloride solution in which test specimens are stored prior to obtaining a chloride pro?le. 3.2.5exposure time ,n —the time that the test specimen is stored in the solution containing chloride ion. 3.2.6initial chloride-ion content,C i ,n —the ratio of the mass of chloride ion to the mass of concrete for a test specimen that has not been exposed to external chloride sources. 3.2.7pro?le grinding ,v —the process of grinding off and collecting a powder sample in thin successive layers from a test specimen using a dry process. 3.2.8surface chloride content,C s ,n —the theoretical ratio of the mass of chloride ion to the mass of concrete at the interface between the exposure liquid and the test specimen. 4.Summary of Test Method 4.1Obtain a representative sample of the cementitious mixture prior to exposure to chloride ion.Separate each sample into a test specimen and an initial chloride-ion content speci-men.Crush the initial chloride-ion content specimen and determine the initial acid-soluble chloride-ion content.Seal all sides of the test specimen,except the ?nished surface,with a 1 This test method is under the jurisdiction of ASTM Committee C09on Concrete and Concrete Aggregates and is the direct responsibility of Subcommittee C09.66on Concrete’s Resistance to Fluid Penetration. Current edition approved June 1,2004.Published July 2004.Originally approved in https://www.doczj.com/doc/b68250554.html,st previous edition approved in 2003as C 1556–03.2 For referenced ASTM standards,visit the ASTM website,https://www.doczj.com/doc/b68250554.html,,or contact ASTM Customer Service at service@https://www.doczj.com/doc/b68250554.html,.For Annual Book of ASTM Standards volume information,refer to the standard’s Document Summary page on the ASTM website.3 Published by NORDTEST,P.O.Box 116FIN-02151ESPOO Finland,Project 1154-94,e-mail:nordtest @vtt.?,website:http://www.vtt.?/nordtest 1 *A Summary of Changes section appears at the end of this standard. Copyright ?ASTM International,100Barr Harbor Drive,PO Box C700,West Conshohocken,PA 19428-2959,United States.
氯离子对混凝土结构的侵蚀 文：张洪滨 第一节：氯离子对混凝土结构的侵蚀 混凝土受到破坏的原因，按重要性递减顺序排列，依次是钢筋锈蚀、冻害、物理化学作用。而氯离子是造成钢筋锈蚀的主要原因。 在自然环境中，氯离子是广泛存在的。包括： 1，氯离子存在于混凝土原材料中，如含氯化物的减水剂，掺入的矿渣可能是用海水淬冷的，粉煤灰可能是用海水排湿的等等。 2，海洋是氯离子的主要来源，不仅海水中含有大约3%的氯化物，海风、海雾、海沙中也含有氯离子。海水、海风和海雾中的氯离子和不合理地使用海沙，是影响混凝土结构耐久性的主要原因之一。 3，道路化冰盐因为性能好，价格便宜，因此在道路上广泛使用，这就使得氯离子能渗透到混凝土之中，引起钢筋锈蚀。 4，盐湖和盐碱地也是氯离子的一个重要来源。 5，工业环境十分复杂，就腐蚀介质而言有酸、碱、盐等，其中以氯离子、氯气和氯化氢等为主的腐蚀环境不在少数，处在此类环境中的混凝土结构的腐蚀破坏往往是非常迅速而又严重的。 6、火不仅可以直接降低钢筋混凝土结构的强度与可用性，而且由于热分解有机化合物，还有促进钢筋锈蚀的间接作用。含氯很高的聚氯乙烯在80—90度下会分解放出气态的氯化氢，到300度时，几乎完全分解释放出大量氯离子，遇水溶解，形成PH值低到1的盐酸。这种酸最后在构件表面冷却凝结，渗入混凝土中，就会引起钢筋锈蚀。因此，火灾后混凝土构件常为氯化物所危害。 第二节：氯离子侵入混凝土的途径 氯离子进入混凝土中通常有两种途径： 第一是“混入”，如使用含氯离子的外加剂、使用海砂、施工用水含氯离子、在含盐环境中拌制浇筑混凝土等。氯化物分水溶性和酸溶性两种，作为外加剂加入混凝土的氯化物一般都是水溶性的，而骨料中含有的氯化物大多都是酸溶性的。水溶性氯化物的危害大于酸溶性氯化物，因为它们可以直接腐蚀钢筋。“混入”现象大都是施工管理问题。
设备编号： TE-84-DL 页 数：2 （一）使用前准备工作 1、 在使用前必须认真阅读使用说明书，在熟练掌握操作方法后方可进 行操作。使用前应检查电源线、电源电压是否稳定牢固，如发现故 障应立即停止使用，通知维修人员并做好检修记录。开机前检查有 机硅橡胶套和有机玻璃槽内注入的溶液以及导线与主机连线是否正 确，正极与正极连接，负极与负极连接。非试验室检验人员禁止操 作。试验时，试件周围的环境温度应保持在20~25℃内进行。 （二）操作方法： 1、 试件的准备。 2、 取出经过预处理的混凝土试件，装入有机硅橡胶套内，并灌入蒸馏 水或去离子水检验是否密封完好，然后倒掉，在阳极有机硅橡胶套 内注入0.3mol/L 的NaOH 溶液300ml ，阴极有机玻璃槽内注入10% 的NaCl 溶液10L （电通量试验时注入3%的NaCl 溶液）。 3、 分别连接各通道导线、温度传感器等，连接主机与电脑后开机即可 进行试验。 4、 如采用“连接电脑和软件”的方法进行试验。试验前，用户可设定 组数、各组（每组3块）试件编号及试件直径。试件开始后，软件 自动显示，存储、分析计算和打印报告。 5、 试验结束后，关闭所有开关，将有机硅橡胶套内的试件取出后沿轴 向劈成两半，在新劈裂面上喷0.1M 的硝酸银溶液，测量每个不同测 点的渗透深度值。输入电脑计算氯离子扩散系数。 （三）保养程序 1． 仪器使用时，应保持环境温度在20℃±5℃，相对湿度小于80%条件 下，仪器存放温度保持在0~40℃，相对湿度小于60% 2． 仪器存放在防尘、防潮、防晒、防淋的环境中。。 （四）安全程序 1． 劳动保护用品应穿戴齐全。穿绝缘鞋戴绝缘手套。 2． 在通电的情况下，连接线的正负极严禁直接接触。 CABR-RCMP6混凝土氯离子扩散系数和电通量测定仪操作规程
收稿日期:2001-12-04;修订日期:2002-01-08 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50178044),国家自然科学基金资助重点项目(59938170)作者简介:余红发(1964-),男,湖北人,沈阳建筑工程学院教授,东南大学博士生. 文章编号:1007-9629(2002)03-0240-08 混凝土在多重因素作用下的氯离子扩散方程 余红发1,2, 孙 伟1, 麻海燕3, 鄢良慧2 (1.东南大学材料科学与工程系,江苏南京210096; 2.沈阳建筑工程学院材料科学与工程系,辽宁沈阳110015; 3.东南大学土木工程学院,江苏南京210096) 摘要:基于Fick 第二扩散定律,推导出综合考虑混凝土的氯离子结合能力、氯离子扩散 系数的时间依赖性和混凝土结构微缺陷影响的新扩散方程,得到了混凝土的氯离子扩散 理论基准模型,建立了考虑多种耐久性因素作用下的混凝土表面剥落氯离子扩散理论模 型、混凝土冻融循环氯离子扩散理论模型和混凝土损伤氯离子扩散理论模型.借助于大量 的实验和工程数据,对理论基准模型进行了实验验证和工程验证.结果表明,在海洋、除冰 盐和盐湖等氯离子环境中,混凝土氯离子浓度实测值与本文理论模型预测值完全相符,取 得了满意的验证效果. 关键词:混凝土;氯离子扩散系数;模型;表面剥落;损伤;验证 中图分类号:TU528 文献标识码:A Diffusion Equations of Chloride Ion in Concrete under the Combined Action of Durability Factors Y U Hong -fa 1,2, SU N Wei 1, MA Hai -yan 3, Y AN Liang -hui 2 (1.Department of Materials Science and Engineering ,Southeast University ,Nanjing 210096,China ;2.Department of Materials Science and Engineering ,Shenyang Architecture and Civil Engineering Institute ,Shenyang 110015,China ; 3.College of Civil Engineering ,Southeast University ,Nanjing 210096,China ) A bstract :Based on Fick 's second law of diffusion ,a new multi -components diffusion equation was de -duced and a theoretical model of chloride ion in concrete was obtained .In this equation ,the influences of chloride ion binding capacity of concrete ,time -dependence of chloride diffusivity and micro -defect of concrete structures w ere taken into consideration .Chloride diffusion models ,including surface scaling chloride diffusion model ,freezing -thaw ing cycle chloride diffusion model and damage chloride diffusion model ,w ere established .The theoretical models were verified on basis of a vast amount of data from long -term field and labo ratory study that available in published literature ,and presented ex actly the same results for chloride concentration in concrete structures exposed to marine ,deicing salts and salt .Key words :concrete ;chloride diffusion coefficient ;model ;surface scaling ;damage ;verification 混凝土结构在氯离子环境条件下的使用寿命取决于混凝土的氯离子扩散渗透性能,通常情况下氯离子在混凝土中的扩散渗透行为可用Fick 第二扩散定律来描述,并得到了在一定初始条件和 第5卷第3期 2002年9月建 筑 材 料 学 报JO URN AL O F BUI LDI NG M A T ERIA LS Vol .5,No .3 Sep .,2002