非饱和水泥基复合材料的氯离子传输性能研究进展

发布时间：2021-09-08 07:10

　　混凝土结构过早失效及日常维护等耐久性问题近年来引起了极大的关注,氯离子传输是决定钢筋混凝土结构使用寿命预测和耐久性评估的重要因素之一。由于在结构工程实际服役过程中,水泥基复合材料很难达到饱和状态,近年来越来越多的学者研究非饱和状态下水泥基材料氯离子的传输性能。过去几十年里,有各种不同测试氯离子传输的实验方法,如自然扩散法、电迁移法、电阻法和压力渗透法等。虽然自然扩散法符合实际情况,但是操作繁琐,达到稳态扩散非常耗时。为了加速氯离子的迁移,研究者们提出了电加速实验、加压力渗透的方法。除了传统的氯离子传输实验外,也有一些新的实验方法被提出,如半电池法,根据元素示踪法测定氯离子分布。除了实验外,还可通过模型来模拟氯离子在非饱和水泥基复合材料中的传输,依据模型主要有考虑氯离子扩散的Fick定律,考虑扩散和对流耦合的扩散-对流模型。此外,考虑湿度、干湿交替和水分子传输等影响因素,研究者们从不同角度建立了氯离子传输模型。本文综述了氯离子在非饱和水泥基复合材料中的传输性能,包括氯离子的传输实验、氯离子非饱和传输模型和氯离子传输的影响因素。最后对现有研究进行了总结:非饱和水泥基复合材料的传输性能在很大... 

【文章来源】：材料导报. 2020,34(15)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

饱和条件下的测试示意图[9]

马立国等[19]为了能加速实验，又能较好地测试低渗透性的混凝土，根据稳态实验扩散的原理，设计了稳态电迁移实验装置。实验装置示意图见图2，溶液池1中放置氯离子源的溶液，一般为氯化钠溶液;溶液池2中放置用于氯离子采集的溶液，一般为氢氧化钠溶液。两个网状的电极分别置于混凝土试件的两侧，使电场可以穿过试件。该实验装置可用于测量氯离子的扩散系数[20]。当电压为12 V时，电驱动力是化学驱动力的几百倍，可以认为试件内的氯离子浓度梯度不会造成明显的影响[21]。一般取外加电压为12～24 V，有时也会根据混凝土的电阻率而略微变化，氯化钠溶液浓度为0.5 mol/L，试件的加电面直径为5 cm，实验中氯离子采集池中氯离子浓度增加的速率是氯离子扩散系数决定因素中唯一的变量[19]。只要溶液池2的氯离子浓度变化速率呈稳态，即可得出氯离子的扩散系数。

利用激光诱导击穿光谱技术(LIBS)对样品中示踪剂的浓度分布进行元素映射测量，LIBS使用激光消融来评价材料不同深度处示踪剂的含量，这种浓缩材料(等离子体)的化学组合通过光学光谱分析，其原理参考文献[26]。光束聚焦在待分析材料的表面，如果目标上的辐照度足够，则目标局部蒸发，部分生成的物质雾化，然后被激光辐射激发(形成等离子体)。原子回归到基态伴随着光谱发射，其在光谱仪衍射之后显示出材料组成的特征光谱。对该光谱的分析给出了样品中存在的每种物质的量(定量分析)，或仅给出了存在的元素的鉴定(定性分析)。为了实现定量分析，激光聚焦光学系统基于显微镜，激光束的形状尽可能精确地设定产生等离子体的激光-物质相互作用区域，如图4所示。1.5 压力渗透法

【参考文献】：
期刊论文
[1]非饱和混凝土氯离子传输模型研究综述[J]. 袁利强,孙丛涛,程火焰.  混凝土. 2015(06)
[2]干湿循环下混凝土氯离子传输模型研究[J]. 关鹏.  混凝土. 2012(11)
[3]氯离子在非饱和混凝土中传输过程的数值模拟[J]. 潘子超,陈艾荣.  同济大学学报(自然科学版). 2011(03)
[4]干湿交替下表层混凝土中氯离子传输:原理、试验和模拟[J]. 李春秋,李克非.  硅酸盐学报. 2010(04)
[5]干湿交替下混凝土氯离子运输模拟[J]. 林刚,刘应华.  武汉工业学院学报. 2009(03)
[6]非饱和状态下氯离子在混凝土中的渗透机理及计算模型[J]. 金伟良,张奕,卢振勇.  硅酸盐学报. 2008(10)
[7]混凝土在多重因素作用下的氯离子扩散方程[J]. 余红发,孙伟,麻海燕,鄢良慧.  建筑材料学报. 2002(03)
[8]混凝土使用寿命预测的研究进展[J]. 王新友,李宗津.  建筑材料学报. 1999(03)

博士论文
[1]干湿交替环境下混凝土的氯离子侵蚀与耐久性防护[D]. 曹卫群.西安建筑科技大学 2013
[2]氯离子在混凝土中的输运机理研究[D]. 张奕.浙江大学 2008

硕士论文
[1]混凝土内氯离子传输模型及其数值研究[D]. 吴静新.哈尔滨工业大学 2012



本文编号：3390360