潮差环境混凝土透气性与氯离子扩散性的试验研究

当钢筋混凝土结构暴露在自然潮差环境中,氯盐等侵蚀介质会通过裂缝孔隙等通道进入混凝土内部而造成钢筋锈蚀,进而降低混凝土结构耐久性。混凝土透气性与氯离子扩散性是表征其耐久性的重要指标,而其孔结构特征是影响这些渗透性的重要因素。

因此,研究自然潮差环境下混凝土气体、氯离子渗透性和微观孔隙结构的时变规律,可为建立基于渗透时变性的混凝土耐久性评估理论提供一定的依据。本文设计并完成了混凝土在自然潮差环境下透气性和氯离子扩散性长期暴露试验,并采用压汞法测定了不同暴露时间后混凝土的孔结构参数,研究了混凝土宏观渗透性能与微观结构的时变规律及其关系。

本文的主要工作内容和成果:1.采用改进的自制气体渗透测试装置测试了标准养护条件下养护28 d后的不同水胶比和掺合料共计十种规格的混凝土气体渗透性,研究了水胶比和掺合料对混凝土气体渗透性的影响,并分析了试验混凝土强度与初始气体渗透性的关系。结果表明,水胶比与混凝土初始气体渗透系数之间存在较好的相关性;除玄武岩纤维外,加入掺合料后降低了混凝土的气体渗透性,且硅粉的降低效果最佳;混凝土的抗压强度与气体渗透性之间有较好的线性关系,但加入掺合料后,并不能以抗压强度反映混凝土的渗透性。

2.完成了自然潮差环境下混凝土的较长时间暴露试验及其气体渗透性的测定,并分析了水胶比、掺合料及暴露时间等因素对气体渗透性的影响;建立了自然潮差环境下试验混凝土气体渗透时变性模型。结果表明,混凝土的水胶比与气体渗透系数之间存在正相关关系;掺合料的加入会影响混凝土的气体渗透性,但不同种类的掺合料影响效果不同;建立的透气性时变模型可有效反映该环境条件下

气体渗透性的衰减过程。

3.测试了28 d及不同暴露时间点试验混凝土的表观氯离子扩散系数,并分析了水胶比、掺合料及暴露时间对氯离子扩散性的影响;建立了自然潮差环境中混凝土氯离子扩散时变性模型。结果表明,试验混凝土的水胶比与表观氯离子扩散系数存在较好的正相关关系;掺合料会对混凝土的氯离子扩散性产生不同的影响;建立的混凝土表观氯离子扩散时变性模型可有效反映氯离子扩散性的衰减过程;混凝土的表观氯离子扩散系数与气体渗透系数之间存在较好的相关性。

4.采用压汞法测定了不同时间点混凝土的孔结构参数,研究了试验混凝土气体渗透性与孔结构参数的关系。结果表明,试验混凝土的孔结构参数具有时变性,且与其气体渗透性之间具体较好的相关性,初步揭示了混凝土气体渗透时变性形成的机理。