碳化影响氯离子扩散速度实验

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 碳化影响氯离子扩散速度实验 【摘要】对于海洋环境而言，影 响混凝土耐久性的最重要的因素是氯离 子的扩散，论文对扩散系数的主要影响 因素进行了分析，重点分析碳化对于氯 离子扩散系数的影响。通过外加电场快 速扩散实验，探索了氯离子扩散与碳化 之间的关系。 中国论文网 /2/view-12911410.htm 【关键词】 氯离子扩散系数 FICK 第二定律 碳化 如今大量钢筋混凝土结构达不到 其预期的服役年限。其原因有很多，其 中由于结构耐久性不足而导致的失效占 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 有很大比例。特别是对于海港结构而言， 海水中含有大量的氯离子，氯离子能够 透过混凝土保护层到达并积聚在钢筋表 面，导致钢筋锈蚀，造成钢筋混凝土结 构的耐久性不足。 1、目前混凝土碳化对于氯离子 渗透影响的研究 碳化和氯离子侵蚀共同作用时， 其作用机理相当复杂。关于碳化对于氯 离子渗透的影响，此类研究具有一定的 争议，实验手段的不同得出的结果具有 很大的差异甚至会得到相反的结论。 S.Goni 通过掺加 3%氯离子的静 浆碳化实验表明：碳化促进了 Friedel 盐分解，但静浆中的自由氯离子并未大 量增加1。 P.J Tumidajski 研究表明，硫酸 盐氯盐符合溶液中冲入 CO2 气体， CO2 延缓了氯离子在普通混凝土中的渗 透速度，却加速了氯离子在矿渣混凝土 中的渗透速度2。 Papadakis3，柳俊哲等4通过 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 掺入一定量得氯盐的砂浆（或混凝土） 碳化实验表明：碳化促进了 Friedel 盐 分解，加速了氯离子在混凝土中的渗透。 金祖权等将快速碳化后的混凝 土浸泡于质量分数为 35的 NaCl 溶 液中测试自由氯离子、总氯离子含量， 计算得到表观氯离子扩散系数，结果表 明，混凝土碳化后浸泡到腐蚀溶液中， 增加了混凝土中的氯离子含量，提高了 混凝土表观氯离子扩散系数，降低了混 凝土对氯离子的结合能力5。 2、实验 2.1 实验及其仪器简介 快速氯离子渗透实验采用采用具 有权威性的混凝土渗透试验方法标 准电流电量法 ASTM（American Society for Testing and materials）来测定混凝土 中氯离子的扩散系数。 实验主要设备为 PROOVEit ASTM C1202-08。试验仪器在 60V 直流 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 电下，经过 6 小时测量了通过试件的电 量。自动记录每秒的电流并画出曲线图 来算出电量。电量的大小可以反映混凝 土抗氯离子渗透能力，进而算出氯离子 的扩散系数。 2.2 主要实验步骤 2.2.1 试件处理 把试件放入空的真空干燥容器， 涂上硅油密封，开启气泵抽至 95%真空 度，3 小时后关闭气泵、慢慢开启阀门 将蒸馏水水抽入干燥容器直到试件完全 浸没于水中。再次开启气泵 1 小时后关 闭，打开阀门让空气流入并让试件再浸 泡 18 小时后，取出试件，吸干表面。 2.2.2 灌注溶液并连接相应接线柱 往容器单元（cell part）内的储液 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 罐分别按标示灌注 3.0%的 Nacl 溶液和 0.3N NaOH 溶液。存有 Nacl 的储液罐 连接负极接线柱，NaOH 储液罐连接正 极接线柱。把温度探针插入 NaCL 溶液 中。如果溶液温度超过了 90 度，试验 要自动终止以防止沸腾。 2.2.3 测定碳化深度 利用酚酞指示剂测定混凝土的碳 化深度是判定混凝土碳化深度最简便和 常用的方法，可结合肉眼观察结果判定。 酚酞指示剂常用 1酚酞乙醚(或酒精) 溶液。将酚酞溶液喷洒到混凝土表面时 未碳化区因碱性呈粉红色，碳化区呈中 性不变色。混凝土表面到呈色界线的平 均距离为碳化深度。 2.3 实验结果及分析 本实验室用的混凝土试件标号为 C20，实验记录了每个试件的通过电量 信息。由于发现第 3、4、5、7 号试件 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 所测电量值过小，在数据分析中不予以 采用。分析其原因，可能是由于在试件 前期处理阶段，试件中的气泡未能完全 排出导致饱水不完全，从而影响到了电 量的扩散。 对于其它 6 个试件，应用氯离子 扩散系数与导电量的关系式如下： D=2.57765+0.00492Q 6 （4.1） 归纳 1、2、6、8、9、10 号试件 的电量、扩散系数以及碳化深度的计算 结果如下表： 根据回归分析法，扩散系数 D 与 碳化深度 x 之间的回归方程为： D=0.07029X-0.507907 (4.2) 相关系数 r=1.622，均方误差 Sy=0.235。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 由于不同碳化深度的混凝土试件 对应的扩散系数并非一个固定值，而是 在一个定的范围之内的，因而可以发现 1 号、2 号试件对应的 D 与 X 的关系有 所偏差。有图大致可以总结出如下关系： 对于部分碳化的试件，其扩散系数随着 碳化深度的增加而增加。其可能原因是 由于碳化过程中 CaCO3 的形成粗化了 混凝土的孔结构而氯离子在混凝土中的 扩散与孔径有关。 3、结语 本文通过标准电流电量法 ASTM（American Society for Testing and materials）来测定混凝土中氯离子 的扩散系数，研究了氯离子扩散与碳化 深度之间的关系。得出如下结果：混凝 土试件的碳化是影响混凝土中氯离子扩 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 散性能的一个非常重要的因素。对于未 产生碳化的混凝土试件而言，当发生碳 化时，其氯离子的扩散系数减小。而对 于已经发生碳化的混凝土试件而言，氯 离子的扩散性能随着碳化深度的增加而 增加，碳化一定程度上促进了氯离子的 扩散。 但是同样值得注意的是，碳化对 于氯离子