干湿交变下基于混凝土表面特性的氯离子富集效应研究

Chloride condensation effect, which means that surface chloride content firstly increases then decreases with a growing penetration depth, is found in the concrete cover under the dry-wet cycling condition. Hence, this effect leads to some degrees of deviation in the assessment of concrete durability and prediction of its service life. Based on the mechanism of capillary force, the present research can demonstrate the influence of liquid saturation ratio and porosity characteristic on chloride condensation of concrete surface. Besides, a mechanism can be proposed to explain the role between capillary force and surface chloride from concrete surface. The effect of surface chloride condensation on chloride transport behavior and service-life will also be discussed at the end of present research. Therefore, expecting results are supposed to make contributions for a new idea and methodology for durability design and service-life prediction in concrete structure, and provide a theoretical support to further complete the research on the mechanism of surface chloride condensation.

干湿交变环境中混凝土的表面氯离子浓度存在先增加后降低的富集效应，从而导致了现有混凝土结构耐久性评价与服役寿命预测的偏差。本课题紧密围绕形成氯离子富集效应的毛细孔作用机理，从溶液饱和度与孔隙特征两个方面入手，探明了上述因素对表面氯离子富集效应的影响，揭示了毛细孔张力对干湿交变下混凝土表面氯离子浓度的作用机理，分析了表面氯离子富集效应对混凝土材料中氯离子传输行为与耐久性服役寿命的影响。最终，本课题的开展有助于为混凝土结构的耐久性设计与服役寿命预测提供新的思路与方法，为进一步完善表面氯离子富集机理的研究工作提供理论支持

干湿交替环境中混凝土表层氯离子浓度先增加后降低的现象定义为氯离子浓度富集现象。氯离子富集效应使传统的方法预测混凝土结构的使用寿命准确性不足，这将最终妨碍准确的耐久性评价和使用寿命预测。目前，国内外在环境条件对混凝土表面氯离子浓度影响的研究方面积累了丰富成果。尽管如此，探讨上述不同因素对混凝土表面氯离子浓度作用机理的研究较少；而且已有机理研究注重于基本理论分析，较少基于作用机理开展相关试验研究与理论验证。因此，本项目开展了针对性研究，探明了混凝土表面氯离子富集效应的影响因素，揭示了干湿交变下混凝土表面氯离子的传输机制；根据溶液饱和度与孔隙特征，定性分析了毛细孔张力对干湿交变下混凝土表面氯离子浓度的作用，揭示了表面氯离子富集效应的机理；以对流区深度为初始暴露位置，建立了基于溶液饱和度与孔隙特征的氯离子扩散模型，并阐明了混凝土表面氯离子富集效应对混凝土结构服役寿命初始期的影响。取得的主要进展如下：.（1）明确了吸收和解吸可显著增加对流区中的氯离子含量，这在润湿期间引起向后扩散并降低表面层中的氯离子含量。此外，干燥-润湿时间的比率越高，氯离子富集越明显。.（2）提出了表层氯离子浓度分布特征及其扩散参数的计算方法。先去掉氯离子增大阶段，再对下降阶段拟合，但不同的是该方法拟合时要重新校准深度位置坐标，要以出现氯离子浓度峰值的位置即对流区深度为零点进行拟合。.（3）探明了硬化水泥浆体孔结构和水分分布对氯离子富集的影响规律。峰值氯离子浓度及其对应深度随着暴露时间的延长而增加，总氯离子和自由的氯离子富集几乎出现在同一个地方。较大的总孔隙率为更多的溶液提供了更大的空间，这导致峰值氯离子浓度增加。较大的临界孔径促进盐溶液渗透，这导致更大的对流区深度。.