海洋各腐蚀区带混凝土中氯离子传输与结合

1、海洋各腐蚀区带混凝土中离子传输与结合目 录一二三四引 言实验方案结果与讨论下一步工作1. 引言“一带一路”“海洋强国”渤海湾通道港珠澳通道国家战略推动海洋工程快速发展，长寿命混凝土材料与结构研究非常重要1. 引言重大工程混凝土消耗量(百万m3)杭州湾大桥胶州湾大桥2.452.30沪宁高速铁路胶州湾海底隧道董家口码头160.83.401.14青岛地铁3号线p 混凝土是重大工程最大宗建筑材料；p 2014年水泥产量24.76亿吨，商品混凝土消耗量近80亿方。1. 引言海洋钢筋混凝土腐蚀严重中国科学报 (2016-06-03 第7版 综合)：2014年我国的腐蚀总成本约占当年GDP的3.34%，总额

2、超过2.1万亿元，相当于每个中国人当年承担1555元的腐蚀成本。1. 引言青岛海上皇宫n 海上皇宫1994年投资亿元兴建，1996年开始营业；2002年左右停止营业；2008年转卖。1. 引言表层脱落,弧形梁钢筋腐蚀1. 引言可以看出，已经过多次的修复1. 引言Water loss induced reduce of gel strengthIons penetrated into concrete and induced corro1. 引言海洋是严酷而复杂的腐蚀环境Qingdao University of Technology1. 引言海洋是严酷而复杂的腐蚀环境项目地点NO3-HCO3-

3、SO42-Cl-mg/l248.90 2092.18 18895.71NH4+Ca2+Mg2+侵蚀性CO2固形物PH值DZ1Z-1BZ-21.1512.372.50.070.042.1599.75773.187181149.691223.03122618.5011.626.033078.12317356.646.747.4148.33 2067.28156 26571740017500海域34410DZ19 142.03 161.79 2560.97 18844.860.080.060.830.280.190.07744.8418665395.6463.8463.84367.591173.15

4、1120.36681.6017.0127.6623.205.8433767.8930045.5621352.51575.736.656.947.207.547.038.30DZ25SDZ1SDZ3SDZ80.0023.4112.9229.340.00186.68 2541.27 16738.29149.34 1577.13 11876.00薛家岛258.23183.5658.4082.41147.0090.000.0013.4921.120.00500.77海水118.23 1660.76 17798.701296.3430800.99青岛海水中腐蚀离子1. 引言海洋钢结构在不同区带腐蚀情况大

5、气区飞溅区干湿交替，盐分富集，阳光照射，浪花冲击，形成最苛刻腐蚀环境。潮差区钢桩全浸区pH受溶解氧、流速、温度、盐度、 值、以及污染因素和生物因素等的共同作用的影响。海泥区腐蚀速率(mm/a)1. 引言海洋钢结构在不同区带腐蚀情况1. 引言海洋钢结构在不同区带腐蚀情况青岛某码头1. 引言海洋钢筋混凝土在不同区带腐蚀情况1. 引言海洋钢筋混凝土在不同区带腐蚀情况Chloride penetration zone0.350.3015d60d180d0.250.200.150.100.050.000510152025深度（ mm)墩身下部墩身上部1. 引言海洋钢筋混凝土在不同区带腐蚀情况混凝土码头不

6、同高程氯离子浓度（金伟良课题组）钢片在海洋不同区域腐蚀（侯保荣）2 实验方案2 实验方案、混凝土在海洋各腐蚀区域实海暴露2 实验方案2 实验方案2 实验方案本试验为研究不同粉煤灰和矿粉掺量对混凝土抗腐蚀离子渗透的影响规律，粉煤灰掺量为：15%、30%及45%；矿粉掺量为：15%、30%、45%及65%，同时采用50%双掺矿物掺合料掺合料（其中矿粉：粉煤灰=2：1），配合比如表1所示。表1 混凝土配合比编号L50L51L52L53F51F52F53F54LF50水泥470矿粉0粉煤灰河沙760760760760760760760760760花岗岩1090109010901090109010901

7、09010901090水引气剂0.1850.250.250.250.120.120.120.120.12070.51412350165165165165165165165165165399.5329002350399.532970.5141235305150023501650240802 实验方案55.049.544.038.533.027.522.050454035302520L50L51L52L53F51F52F53F54LF503d7d28d3d7d标准养护时间/D28d标准养护时间/D混凝土抗压强度值3 结果与讨论海洋大气区3 结果与讨论海洋大气区3 结果与讨论海洋大气区Corrosi

8、on ions deposited on surface of concrete11010090经过50天暴露，混凝土内部和环境间有40%的相对湿度差。120100800mm20mm10mm30mm800mm20mm10mm30mm706060混凝土30mm深度相对湿度仍保持在100%。5040403020010203040500510152025时间(h)时 间（ 天）3 结果与讨论海洋大气区混凝土表面湿度传输 表 示 为 ：RH=A*t0.5+B, 但内部仍受扩散和吸附双重机制控制。大气区混凝土表面处于非饱和状态，盐雾中氯离子将在最初的2-6h内被吸附到混凝土内部。但由于盐雾时间一般少于半

9、天，氯离子在后期将处于干扩散状态。故内部氯离子浓度很低。3 结果与讨论海洋浪溅区3 结果与讨论海洋浪溅区3 结果与讨论海洋浪溅区120100800cm2.0cm1.0cm3.0cm100806040200600cm2.0cm1.0cm3.0cm402001020时间/d30405004812时间/h162024暴露实验段青岛湿度为30-60%，经过45d浪溅区暴露混凝土中湿度为91100。3 结果与讨论海洋浪溅区3 结果与讨论海洋浪溅区C30C50低湿度混凝土与盐接触，其氯离子渗透量很低。高潮区混凝土表面湿度为95%，内部湿度为100%，混凝土表面氯离子为吸附机制，内部为扩散机制。3 结果与讨

10、论海洋潮汐区粉煤灰混凝土系列3 结果与讨论海洋潮汐区矿粉混凝土系列3 结果与讨论海洋潮汐区3 结果与讨论海洋潮汐区3 结果与讨论海洋水下区3 结果与讨论海洋水下区3 结果与讨论海洋水下区3 结果与讨论海洋水下区0.5670.5040.4410.3780.3150.2520.189粉煤灰矿粉0%15%30%50%替代率3 结果与讨论不同腐蚀区域氯离子扩散系数对照L50混凝土LF50混凝土3 结果与讨论不同测试方法获得氯离子扩散系数对照3 结果与讨论不同腐蚀区域氯离子结合能力对照3 结果与讨论不同腐蚀区域表面氯离子浓度对照L50LF500.50.40.30.20.10.030d120d180d龄

11、期不同区域对混凝土表面区氯离子浓度的影响不同腐蚀龄期对混凝土表面区氯离子浓度的影响3 结果与讨论不同腐蚀区域氯离子浓度分布对照0.5100.4250.3400.2550.1700.0850.000总的氯离子浓度自由氯离子浓度L50浪溅区-13个月05101520253 结果与讨论不同腐蚀区域氯离子浓度分布对照0.560.490.420.350.280.210.14总的氯离子浓度自由氯离子浓度LF50浪溅区-13个月0510152025深度/mm0.990.50.40.30.20.1总的氯离子浓度自由氯离子浓度总的氯离子浓度自由氯离子浓度0.880.770.660.550.440.330.22L

12、F50潮汐区-13个月LF50水下区-13个月051015202530051015202530深度/mm深度/mm3 结果与讨论纵贯海洋各腐蚀区域氯离子传输规律3 结果与讨论纵贯海洋各腐蚀区域氯离子传输规律0.720.600.480.360.240.120.00LF50-1LF50-2LF50-3LF50-4LF50-5LF50-6051015202530深度/mm（a）L50不同高程自由氯离子浓度分布（b）LF50不同高程由氯离子浓度分布0.080.06大气区210d大气区360d0.040.36吸附区210d吸附区360d0.240.120.000.9土下区210d土下区360d0.60.30.005101520253035深度/mm80%湿度空间L50混凝土不同腐蚀区域离子浓度65