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混凝土表面氯离子浓度随时间的变化规律探究 　　摘要：文章所述的实验采用混凝土试块浸泡试验，并定期检测混凝土表面的氯离子浓度，得出氯离子浓度的大小和累积速度与混凝土强度、氯盐溶液浓度及时间的关系，结合五个模型拟合相关数据，得出混凝土表面氯离子浓度随时间的变化规律。实验结果显示，混凝土表面的氯离子浓度随时间的增加呈递增趋势，后速率放缓，逐渐达到稳定状态 关键词：混凝土；表面氯离子浓度；时间变化规律；混凝土强度；氯盐溶液浓度 文献标识码：A 中图分类号：TU528 文章编号：1009-2374（2016）25-0127-04 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.25.062 沿海地区房屋易受海水、海风影响，其主要体现在氯离子对混凝土中钢筋的侵蚀。目前，已经统一的观点是氯离子在混凝土中的传输机理表现为通过混凝土内部的孔隙和微裂缝从周围环境向混凝土内部传递。氯离子侵入混凝土的方式主要有以下四种：（1）扩散作用：由于浓度的作用，氯离子从浓度高的地方向浓度低的地方转移；（2）毛细管作用：氯离子向混凝土内部干燥的部分转移；（3）渗透作用：在水压力作用下，氯离子向压力较低的地方移动；（4）电化学迁移，氯离子向电位较高的方向移动 长时间以来，国内外普遍使用Fick第二定律来计算氯离子的侵蚀过程： （1） 式中：C为经时间t后距混凝土表面x处氯离子的浓度；t为扩散时间；x为距混凝土表面的深度；D为氯离子扩散系数 为了计算扩散方程简单，往往近似地将D看作恒量处理。然而大量研究表明，氯离子的扩散是一个变化的过程，实际情况中的氯离子是慢慢积聚在混凝土表面，而后逐步达到稳定的一种过程。目前，针对混凝土表面氯离子的浓度变化规律已经做了很多研究工作。赵羽习、王传坤等人主要考虑了水灰比、氯盐溶液浓度、粉煤灰掺量对混凝土表面氯离子浓度的影响，利用已有的线性、幂函数型、指数型、对数型及平方根型这几种模型进行了数据拟合及模型修正。温小栋等人则通过氯离子侵蚀加速试验结合Fick第二定律拟合出梯度结构混凝土的表面氯离子浓度。之前也曾有不少学者提出过关于混凝土表面氯离子浓度修正的模型，但室内仅仅局限于线性和平方根模型的修正。此外，肖卫、余红发等人对矿渣混凝土表面氯离子浓度的影响因素进行了实验讨论，表明除了氯盐溶液的浓度，暴露环境的离子成分越复杂，养护龄期时间越短，混凝土表面氯离子浓度越大，更指出混凝土表面氯离子浓度随时间的延长呈非线性函数关系增长。Lang等基于含有加速扩散项的Fick第二定律，考虑混凝土对氯离子的吸附作用，建立了氯离子浓度分布的数学模型。彭建新等仅考虑混凝土表面氯离子浓度以线性方式变化，将氯离子扩散分为两部分，得出新的线性方程，且与基准方程得出的分布曲线吻合度良好，但仅考虑线性缺乏可信度 本实验采用混凝土试块的氯盐溶液浸泡实验，主要考虑混凝土强度、氯盐溶液浓度及时间对混凝土表面氯离子浓度的影响，用分光光度法定期取样和检测混凝土表面氯离子浓度，并对数据进行拟合，比较拟合后的各个模型，确定最优模型。最后结合实际情况，对最优模型进行修正，得到一个更加完善的模型 1 实验方案 1.1 试块制作 为了研究混凝土强度、氯盐溶液浓度对混凝土表面氯离子浓度的影响，我们对混凝土试块进行分组，实验分两组进行，分组情况见表1。本实验所用水泥均产于江苏南京海螺水泥厂；砂子为天然河砂、中砂；石子粒径为7～12mm级配的碎石；水是自来水。各组混凝土试块投料量见表2 C3 52.5 18.6 21.2 44.5 7.57 34.09% 浇筑混凝土试块尺寸统一为150mm×150mm×150mm，标准养护28d 1.2 实验步骤 （1）为保证实验的统一完整，每个试块选一个面作为暴露面，做上记号，将暴露面完全浸泡于氯盐溶液中；（2）浸泡开始后，分别于7d、14d、28d、35d、42d、49d取出试块进行磨削取样；（3）取出的混凝土试块需在自然状态下晾干，用砂纸去除掉试块表面的结晶氯化钠；（4）取样面积长、宽各为20mm，深度为2mm，用小型磨削机在试块表面进行取样，封样称质量，贴标签；（5）所取试样需平铺于30mL瓷坩埚中，高温焙烧，取出冷却。将坩埚中样本全部转入20mL烧杯中，加入15mL（1+2）HNO3，50℃的水浴锅中浸取1小时，取出冷却，移入25mL比色管中，用去离子水定容至刻度，静置，澄清；（6）本实验得出的氯离子浓度采用氯离子与混凝土样品质量比为单位 1.3 氯离子浓度测试 杨秀丽、郝宏艳等人通过实验得出了用分光光度法测土壤中微量氯离子的方法，本实验也采用同种方法进行混凝土表面氯离子浓度的检测 1.3.1 配制溶液。（1+2）硝酸：将浓硝酸与去离子水按