氯离子扩散

摘要： 如何预测氯离子在热湿度及压应力作用下的侵蚀过程是混凝土结构工程师面临的严峻挑战。利用系数形式偏微分方程建立了考虑环境变量、应力水平耦合的氯离子模型控制方程,控制方程中所涉及的参数均有参考的依据。为能再现混凝土结构在热湿度及压应力条件下的真实情况,通过有限元软件构建了二维混凝土骨料模型,并将模型控制方程与骨料模型结合起来,建立氯离子扩散的数值分析方法,探讨二维混凝土骨料模型中氯离子侵蚀过程随环境湿度、温度及应力水平变化的规律。模型计算结果与试验数据具有良好的吻合度,研究结果可为混凝土结构的减防腐蚀灾害设计提供参考。

摘要： 通过224 d氯离子浸泡试验,研究了氯离子侵蚀时间与混凝土拉应力耦合作用对氯离子扩散的影响。首先,通过试验数据确定了不同拉应力水平与不同氯离子侵蚀时间下的表观氯离子扩散系数及表面氯离子浓度;然后,建立了考虑拉应力水平与氯离子侵蚀时间耦合作用影响的表面氯离子浓度计算模型与表观氯离子扩散系数计算模型。研究结果表明,表面氯离子浓度与时间之间的关系近似符合平方根函数模型;表面氯离子浓度与表观氯离子扩散系数均具有时间和应力依赖性,均可以表示为拉应力水平与氯离子侵蚀时间的二元函数;经验系数具有应力依赖性,可以表示成拉应力水平的三次函数;相同拉应力水平下,表观氯离子扩散系数随着氯离子侵蚀时间的增加而减小,而表面氯离子浓度随着氯离子侵蚀时间的增加而增大;相同氯离子侵蚀时间下,表观氯离子扩散系数与表面氯离子浓度均随着拉应力水平的增加而增大。

摘要： 混凝土中骨料(如卵石和碎石)多为不规则形状,这会显著影响氯离子在材料内部的传输过程。因此对骨料形状进行有效表征并研究其对混凝土氯离子扩散性能的影响具有重要意义。采用计算机模拟技术,本工作基于所提出的卵石和碎石骨料建模方法,以真实骨料的粒径分布为输入参数,构建出混凝土的介观尺度模型,模拟了氯离子在混凝土中的传输过程,揭示了粗骨料体积分数、形状和界面过渡区与氯离子扩散系数的量化关系。研究表明:粗骨料体积分数和不规则程度的增大均会减小混凝土表观氯离子扩散系数,而界面过渡区对混凝土氯离子扩散系数有增大作用,骨料尺寸对混凝土中界面过渡区的氯离子扩散有一定影响,考虑骨料尺寸影响的情况验证了试验混凝土的界面过渡区厚度为30~50μm。本工作计算得到的混凝土氯离子扩散系数与实验结果吻合较好,证实了所提出模拟方法的有效性。

摘要： 文中考虑扩散时间、环境温度以及湿度因素,建立了改进的氯离子扩散模型,并通过模型计算对比混凝土中氯离子质量分数试验值和模拟值,验证了该方法对于氯离子在混凝土扩散模拟的准确性;运用该方法,对海洋环境中科特迪瓦阿比让四桥桩基氯离子扩散过程进行模拟.结果表明:桩基中钢筋对氯离子扩散存在影响,在考虑有无钢筋存在情况下,桩基内部同一深度位置的氯离子质量分数值最大差值为19.8%;并预测了科特迪瓦阿比让四桥桩基的耐久性寿命,考虑钢筋存在时的耐久性寿命比不考虑钢筋存在时的耐久性寿命缩短了4.8%.

摘要： 高性能混凝土(HPC)是在普通混凝土中加入矿物掺合料制作而成,相比普通混凝土具有更好的抗氯离子扩散能力。通过Comsol软件建立了高性能混凝土氯离子扩散细观模型,分析了不同骨料位置、形状和直径对氯离子扩散的影响,同时对比了试验值与细观尺度的模拟值,结果表明:同一渗透深度下氯离子浓度的细观模拟数值与试验值较为接近,模拟值与试验值的平均比值为0.91。比较骨料形状、位置和直径3种因素,前两者对高性能混凝土中的氯离子扩散影响不大,后者对氯离子浓度影响较大,其随着直径增大而增加。

摘要： 氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀是导致钢筋混凝土结构耐久性下降的重要原因之一,研究氯离子的扩散规律和预测模型是保证钢筋混凝土结构耐久性的重要方法之一.文章论述了现阶段常用的氯离子扩散预测模型,总结了现有常用模型的优缺点,对预测模型的建立和改进提出了建议.

摘要： 通过掺加环氧树脂对碱矿渣砂浆进行增强改性,制备了环氧改性碱矿渣修补砂浆.在此基础上,试验研究了不同聚灰比对改性砂浆收缩性能、毛细吸水及氯离子渗透性能的影响.结果表明,环氧树脂对碱矿渣砂浆的收缩性能有明显的改善效果,随着聚灰比的增加,砂浆收缩率降低幅度越大.吸水系数及氯离子扩散系数都随着聚灰比的增加呈现先下降后回升的趋势,其中,氯离子扩散系数最低可以降低30％～40％.

摘要： 为了研究混凝土细观参数对氯离子扩散过程的影响,建立了饱和混凝土中氯离子扩散的近场动力学细观模型.该模型采用氯离子浓度的积分代替经典局部模型中的浓度空间微分,使用"键"将氯离子从一个材料点输运到另一个材料点.通过与有限元模型计算结果进行对比,验证了模型的可行性和有效性;讨论了骨料分布、骨料体积分数、骨料级配、界面过渡区(ITZ)厚度和ITZ扩散系数等细观参数对氯离子扩散过程的影响.结果表明:骨料分布对氯离子扩散过程的影响可忽略;随着骨料体积分数的增加,氯离子扩散速度先减小后增大;而骨料级配与氯离子扩散速度没有明显相关度.同时,随着ITZ厚度和ITZ扩散系数的增加,氯离子扩散速度小幅增加.

摘要： 混凝土结构在海洋环境中不只遭受氯离子的侵蚀,并且还承受荷载作用.文章将混凝土看作由固化水泥砂浆、界面过渡区与碎石粗骨料构成的三相复合材料,认为氯离子传输扩散行为只发生在固化水泥砂浆和界面过渡区中;基于荷载作用使混凝土孔隙率发生变化、孔隙率变化导致氯离子扩散系数变化的假设,提出了考虑荷载作用效应的混凝土中氯离子扩散系数模型,并用物理试验实测值对细观数值模型进行了验证.通过对受荷简支梁氯离子扩散细观数值模拟,分析了荷载水平对氯离子扩散规律的影响,为研究荷载作用下混凝土内氯离子扩散特性提供了一种有效手段.

摘要： 针对传统模型采用一致协调浓度矩阵和Taylor级数展开难以兼顾计算精度、效率和数值稳定性的缺陷,研究提出了一种基于集中浓度矩阵和精细积分法的氯离子时变扩散模型:通过引入等效扩散时间,将氯离子的时变扩散控制方程变换为等效常扩散控制方程;基于伽辽金加权余量法,建立了基于集中浓度矩阵的氯离子时变扩散有限元模型;结合Padé级数展开技术,提出了基于集中浓度矩阵和精细积分法的氯离子时变扩散模型;通过与传统有限元模型、解析模型和自然暴露试验数据的对比分析,验证了该模型的有效性。分析表明:与传统的一致协调浓度矩阵相比,采用集中浓度矩阵具有更高的计算精度,而且可以避免振荡和负值等数值不稳定性问题;与传统的Taylor级数展开相比,采用Padé级数展开只需较小的尺度因子就可以保证计算精度,计算效率大幅提高;该模型不仅可以同时兼顾计算精度、效率和数值稳定性,而且对空间离散网格和时间步长的依赖性相对较小。

摘要： 氯离子对混凝土结构寿命的影响显著,由于热传导平衡方程与依据Fick第二定律建立的离子扩散方程的相似性,因此本文利用ANSYS热传导模块,来计算混凝土中氯离子渗透分布情况.结果表明:氯离子侵蚀深度以及混凝土不同位置氯离子浓度随表面氯离子浓度和氯离子扩散系数的增大而增大;当表面氯离子浓度由0.2o％增加到0.25％和0.30％时,氯离子扩散深度增加了69％和116.7％;当氯离子扩散系数由1×10-12m2/s增加到3×10-12m2/s和5×10-12m2/s时,氯离子扩散深度增加了69.0％和114.3％;混凝土结构寿命随着混凝土保护层厚度的增加而增加.

摘要： 本文开展了溶蚀和氯盐耦合环境下水泥基材料的钙离子溶蚀行为、氯离子扩散行为以及微观结构演变的试验研究,探索了溶蚀效应对氯离子扩散行为的影响规律.试验结果表明:铵离子加速了水泥净浆的溶蚀,增加了水泥净浆的孔隙率,劣化了微观结构,较大程度地促进了氯离子扩散.同时,钙离子的溶蚀还减少了氯离子结合的固相基体,促使结合氯离子解附,降低水泥净浆的总氯离子含量,同时增加自由氯离子和水溶性氯离子含量.

摘要： 本文首先基于水泥石孔径分布数据提出一种毛细孔投放方法,用于建立不同孔径分布的水泥石格构模型.而后以模型中的格构单元为离子扩散通道,应用Fick第一定律对相应水泥石中的氯离子扩散系数进行了计算,计算结果与测试数据变化规律相同.最后建立毛细孔贯通率计算模型,评价了孔在空间排布情况对扩散性能的影响,从而解释了数值模拟结果比测试值偏大的原因.数值模拟结果表明:孔径分布的改善可有效降低混凝土中氯离子的效扩散系数;在孔径分布相差不大的情况下,毛细孔的空间分布对水泥石中氯离子扩散性能的影响起主要作用.

摘要： 氯离子引起的钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的重要因素之一.沿海地区的钢筋混凝土桥梁结构,不但承受循环荷载作用并累积损伤,还受到沿海环境中的氯离子侵蚀.通过试验模拟沿海环境下混凝土桥梁结构的实际工作条件,选择疲劳荷载上限值分别为RC梁静力极限荷载的0％、20％、30％,对钢筋混凝土梁进行循环加载20万次,再经历100次海水干湿循环,测定了氯离子含量,并分析其扩散系数.结果表明:随着RC梁疲劳荷载上限值的增加,混凝土中氯离子扩散性增强;沿梁跨度方向,随着弯矩的增加,混凝土中氯离子扩散性增强;RC梁中受拉区和受压区混凝土中氯离子的扩散性相近,且当疲劳荷载上限为极限荷载的30％时,受压区氯离子扩散系数较受拉区大.

摘要： 氯离子侵蚀是海洋环境钢筋混凝土结构耐久性破坏的主要因素,氯离子扩散性研究对钢筋混凝土结构耐久性设计具有重要意义.通过室内潮汐循环模拟试验,测得混凝土保护层内不同深度处的氯离子浓度.通过引入深度影响系数的概念,拟合得到氯离子扩散系数随深度变化的关系式,可快速计算混凝土内不同深度处的氯离子浓度.在此基础上,采用ANSYS软件的热分析模块对氯离子浓度分布进行有限元模拟,证明采用有限元模型模拟混凝土中氯离子扩散的可行性.

摘要： 为研究裂缝对混凝土内氯离子扩散及钢筋锈蚀的影响，对带裂缝的混凝土试件进行了氯盐浸泡试验，并结合有限元软件进行模拟分析。试验结果表明：1)氯盐侵蚀条件下，当裂缝宽度大于0．2mm时，氯离子在混凝土内的扩散显著增强;2)随着裂缝深度的增大，氯离子侵入深度不断增大;裂缝的间距越小，氯离子扩散程度越大;3)裂缝加速了氯离子的扩散，导致钢筋过早的开始锈蚀，且为局部氯离子的二维扩散提供了有利条件;4)有限元模型的计算与试验结果吻合较好。

摘要： 为研究弯曲荷载对混凝土中氯离子扩散的影响，本文设计了人工气候环境及荷载作用下的混凝土梁的试验参数，并测试了在持续弯曲荷载作用下的混凝土经荷载作用和腐蚀后的混凝土中自由氯离子浓度。结果表明，在同一渗透深度混凝土中，氯离子浓度基本随受拉应力的增加而增加，随受压应力的增加而减小。

摘要： 根据观测水平的不同,混凝土的数值分析尺度通常分为宏观、细观和微观三个层次.由于混凝土各相组成材料孔隙结构的差异性,特别是荷载作用下裂缝和微裂缝的出现,进一步增加了混凝土材料的非均匀性,因此采用基于宏观均质假定的分析方法将无法模拟材料的内部结构.在细观层次上,混凝土看作由硬化水泥浆体、骨料及其界面黏结带组成的三相复合材料.基于混凝土的细观结构,本文提出了适用于物质扩散的细观格构网络模型.该模型运用Voronoi技术划分网格的随机性特点,在网络模型中随机产生裂缝的位置及方向,采用不同类型单元来描述混凝土各相组成材料的扩散性能.通过对开裂混凝土内氯离子扩散过程的数值分析表明,基于混凝土细观结构的数值分析方法是开展钢筋混凝土结构耐久性分析的有效手段.

摘要： 本文具体分析了氯离子在混凝土当中扩散产生时变性的根本原因，并重点分析了国内外普遍采用的几种氯离子扩散的时变性模型及作者提出的疲劳荷载下氯离子扩散的时变性模型。通过分析发现，瞬时值模型是时间的函数不能直接代入菲克第二定律；而平均值模型则可直接代入菲克第二定律，但有一定的缺陷，且与实际工况存在差别；而作者提出的氯离子扩散的时变性模型能较好的反应实际工况。

摘要： 随着粉磨设备和技术的不断进步,超细矿渣粉已经进入应用阶段,本文目的在于探究其对中高等级混凝土技术性能的影响。研究了在不同水胶比下,超细矿渣微粉与粉煤灰的掺量及不同掺加比例对混凝土工作性、抗压强度、氯离子扩散、孔隙结构等性能的影响。试验结果表明：超细矿渣粉可以明显提高混凝土的抗压强度；在超细矿渣微粉与粉煤灰的相互作用下减水效果明显,可以有效降低混凝土氯离子扩散系数及降低混凝土的孔隙率及平均孔径。

摘要： 本发明公开了一种预测氯离子在混凝土中反常扩散的方法、系统及设备，该方法首先选择氯离子的扩散过程作为研究对象，获取不同时刻氯离子浓度随空间变化的试验数据，然后建立变扩散系数分形导数模型，推导分形导数模型解析解，结合试验数据，确定变扩散系数分形导数模型的参数，量化氯离子反常扩散的浓度曲线，预测氯离子浓度的变化规律，指导工程实际应用。本发明预测氯离子在混凝土中反常扩散的方法中，采用了时间幂律依赖的扩散系数，解析解清晰，计算简便，预测精度高，具有广泛的工程应用背景，可以为混凝土结构的防护和设计提供有效的指导作用。

摘要： 一种基于扩散域平均浓度模型的混凝土氯离子扩散系数测定方法，包括以下步骤：(1)混凝土试块的全浸泡试验；(2)表面氯离子浓度和本体氯离子浓度的测定；(3)扩散域氯离子平均浓度的测定；(4)基于扩散域平均浓度模型计算混凝土氯离子扩散系数。该方法具有试验方法简便、混凝土氯离子扩散系数可显式计算的优势，能够广泛应用于海洋、除冰盐等氯盐环境下混凝土结构的耐久性分析和服役寿命研究。

摘要： 本发明公开了一种氯离子外渗法海水海砂混凝土氯离子扩散系数的测试方法，包括步骤：将海水海砂混凝土置于所述浸泡箱中；通过所述控制器启动所述水位控制组件使所述浸泡箱中去离子水的水位达到目标水位，并启动所述搅拌组件搅拌所述浸泡箱中去离子水以浸泡所述海水海砂混凝土；当所述海水海砂混凝土满足浸泡条件后，取出浸泡过的海水海砂混凝土；测试所述浸泡过的海水海砂混凝土中氯离子的浓度，以得到氯离子的扩散系数。由于浸泡箱中采用去离子水，并不是如现有技术中采用氯化钠溶液，利用海水海砂混凝土外渗氯离子的方式测试海水海砂混凝土中氯离子扩散系数，确保氯离子扩散系数测试的准确性。

摘要： 一种基于扩散域平均浓度模型的混凝土氯离子扩散系数测定方法，包括以下步骤：(1)混凝土试块的全浸泡试验；(2)表面氯离子浓度和本体氯离子浓度的测定；(3)扩散域氯离子平均浓度的测定；(4)基于扩散域平均浓度模型计算混凝土氯离子扩散系数。该方法具有试验方法简便、混凝土氯离子扩散系数可显式计算的优势，能够广泛应用于海洋、除冰盐等氯盐环境下混凝土结构的耐久性分析和服役寿命研究。

摘要： 本发明公开了一种用于模拟水下区水泥基材料钙离子溶出和氯离子扩散情况的装置，包括试验仓以及用于为试验仓提供压力的空气压缩机；所述试验仓包括耐压仓和溶液存储仓，空气压缩机与耐压仓的连接气管上设有增压泵和压力传感器；在耐压仓内装有传感器组件，传感器组件通过固定装置固定在耐压仓上；所述传感器组件包括钙离子传感器、氯离子传感器和参比电极；在耐压仓和溶液存储仓的连接管道上设有泄压阀。本发明装置通过对侵蚀溶液施加压强，可以模拟出大坝或深海工程水下区水泥基材料面临的水头压力作用，在水压力作用下，水泥基材料同时发生钙离子溶出与氯离子侵蚀，从而快速得到在对应水压力作用下水泥基材料的钙离子溶出速率与氯离子扩散速率，评价不同水压力作用下水泥基材料的抗溶蚀和抗氯离子侵蚀性能，预测出水压力荷载条件下遭受钙离子溶出与氯离子侵蚀劣化时混凝土建筑物的服役寿命。

摘要： 本发明公开了一种不同养护龄期混凝土氯离子扩散系数的快速评估方法，包括：将混凝土试件放入非稳态电迁移试验装置中，通过快速氯离子迁移系数法测得混凝土试件的氯离子迁移系数数据；建立迁移系数关于养护龄期的表达式；得到与养护龄期相关的系数n的表达式；得到描述不同养护龄期混凝土氯离子扩散系数用非线性数学模型，该模型为养护龄期和暴露时间的函数形式。本发明基于试验建立非线性数学模型可以快速评估不同养护龄期混凝土氯离子扩散系数，能够解决现有的氯离子自然扩散试验费时费力以及现有氯离子扩散系数模型存在缺陷的问题。

摘要： 本发明提供了一种基于曲线源的海边氯离子扩散模型预测方法，首先整理采样数据，接着各个采样点的风轴坐标转换为地面坐标，按坐标位置将采样点连线形成段线源，分别计算每段子线源的污染物浓度，最后计算整体线源的污染物浓度。本发明提供的一种基于曲线源的海边氯离子扩散模型预测方法，把线源划分成有限多个点源，然后求这些点源浓度之和，适用于各种线源，即使线源呈现不规则的折线或曲线形状，同时考虑在含有干湿沉降的情况下，对模型进行修正，使得结果更加符合实际情况。

摘要： 本发明公开了一种混凝土氯离子扩散系数模型及其应用，混凝土氯离子扩散系数模型包括公式Ⅰ：公式Ⅱ：D0,p≤D0‑1.645σD和公式Ⅲ：D0’≤D0,p；D0’为振动搅拌后的混凝土氯离子扩散系数上限值；D0为初始的混凝土氯离子扩散系数上限值；t为振动搅拌时间；a、b、c均为常数；D0,p为氯离子扩散系数配制值；σD为氯离子扩散系数的标准差；混凝土氯离子扩散系数模型的应用为从模型获得t值；以t作为时间条件下，对混凝土混合料进行振动搅拌，得到最优抗氯离子渗透性能的混凝土。

摘要： 本实用新型公开了一种氯离子外渗法海水海砂混凝土氯离子扩散系数的测试装置，包括：浸泡箱，用于装载去离子水以浸泡海水海砂混凝土；控制器；水位控制组件，与所述浸泡箱连通并与所述控制器电连接，且用于控制所述浸泡箱中去离子水的水位；搅拌组件，设置于所述浸泡箱内并与所述控制器电连接；其中，所述搅拌组件用于搅拌所述浸泡箱中去离子水以去除所述海水海砂混凝土的渗透面析出的氯离子。由于浸泡箱中采用去离子水，并不是如现有技术中采用氯化钠溶液，利用海水海砂混凝土外渗氯离子的方式测试海水海砂混凝土中氯离子扩散系数，确保氯离子扩散系数测试的准确性。

摘要： 本实用新型提供一种多离子场混凝土中氯离子扩散系数的测量装置，包括两端封闭的中空管，所述中空管中部设有混凝土片，所述混凝土片外部缠绕有聚四氟乙烯乙烯薄膜，所述聚四氟乙烯乙烯薄膜周部与中空管内壁相贴合使中空管分割形成左右两个腔室，所述中空管两端外周壁上开设有取液口。本实用新型结构简单，材料取自现成，操作简便易行，能够很好的解决多离子场混凝土中氯离子扩散系数的测量问题。