侵蚀性离子/干湿循环耦合下混凝土传输和微结构演化

干湿循环极大的加速侵蚀性离子的渗入，大大降低混凝土的服役寿命，针对离子和干湿循环耦合条件下的混凝土，制备不同强度等级（C30、C50、C70），不同矿物掺合料（空白、粉煤灰、矿渣微粉）混凝土，使用不同传输介质(水分、不同浓度氯离子、硫酸根离子)，改变环境温度（5℃、20℃、40℃、60℃、80℃）和湿度（40%，60%，80%），研究干燥和湿润过程的传输性能和机理。基于多孔介质传输理论(吸附、扩散)，建立干湿循环下的传输模型，提出合理的循环制度方案。采取两种不同循环制度，验证模型的有效性和循环制度的合理性。采用X-CT，XRD，MIP、TG-DSC、SEM等微观分析和超声波、动弹模、离子渗入量等宏观测试手段，定期测试加载和不加载混凝土微观和宏观性能，揭示混凝土在干湿循环下的微结构演化规律，研究其损伤劣化过程，阐明混凝土的损伤劣化机理，为干湿循环条件下混凝土寿命预测提供科学依据

项目评估了耐久性试验中常用的离子扩散系数或气体渗透系数, 对比研究了自然浸泡法、RCM法和Permit法三种氯离子扩散系数测定方法测得结果及碳化影响的差异，并探讨了影响混凝土气体渗透系数测试结果的关键参数。针对混凝土在干湿循环过程中以及氯盐溶液耦合作用下的的传输过程、损伤劣化规律及机理和微观结构演化过程进行了研究，不同离子浓度下氯离子向混凝土内部的传输及干燥过程水分从混凝土向环境中传输规律，研究了混凝土在不同干湿循环制度下的损伤劣化规律。选取自然浸泡和干湿循环两种劣化方式，配制3.5%NaCl、5.0%Na2SO4、3.5%NaCl+5.0%Na2SO4、模拟海水等几种溶液进行对比研究，通过宏观测试（超声、收缩变形、Cl-含量、氯离子扩散系数、强度）及微观分析（XRD、MIP、X-CT、SEM、DSC-TG），研究了桥位环境下混凝土劣化机理。.(1)研究提出了干湿循环制度制定的理论依据，为制定统一合理干湿循环制度提供参考：将干湿循环分为干燥和湿润过程是研究干湿循环的有效手段，测定干燥和湿润过程中的蒸发水量、吸水量和相对湿度，可合理制定循环制度。.(2)指出传输与离子浓度的关系，某一特定浓度使一定配比的混凝土吸水速率和吸水量达到最大，并非与浓度成正比。因此几种配制溶液中，模拟海水条件下混凝土的腐蚀最为严重，其次为氯盐和硫酸盐的复合盐溶液，再次为硫酸盐溶液，最后是氯盐溶液。.(3)采用薄片方法研究边界传输过程，可建立边界传输条件。.(4)提出了室内试验与现场的换算关系的计算依据，并以实例预测混凝土中氯离子含量分布及达到临界氯离子浓度所需年限.(5)提出了合理的混凝土气渗系数测试参数：含水率低于5.5%，样品厚度取30mm，真空度为0.096～0.090 MPa，外加压力为0.3～0.5MPa，并采用本征渗透系数。.(6)指出了不同氯离子渗透系数的适应范围和相互之间的关系、得出了碳化对不同方法的影响规律。指出Permit法测得的结果总体低于自然浸泡法和RCM法的测试结果，强度70MPa以上或在双掺矿物掺合料的60MPa以上高强混凝土中不适合使用RCM法和Permit法。碳化增加了自然浸泡法的氯离子扩散系数，但降低了RCM或Permit快速测试法测得的氯离子扩散系数。