内含氯离子混凝土碘离子快速扩散系数研究

在对钢筋混凝土结构进行耐久性评估和寿命预测时，氯离子扩散系数是一项重要依据，目前常通过外加电压加速试验来测定。但要求混凝土内不含氯离子，这是因为内部氯离子也会在电场作用下迁移，同时也和指示剂发生反应，这些都会影响到实验结果的准确性，因此工程中内含氯离子混凝土扩散系数的测定迫切需要解决。本课题以解决实际工程问题为目标，建立测定内含氯离子混凝土结构渗透系数试验的新方法，试验使用碘离子代替氯离子作为渗透离子，在自然浸泡和电场加速的环境中，研究碘离子在内含氯离子混凝土中的扩散过程，并通过XRD等实验分析反应产物的化学、物理构成，水泥水化浆体微结构的变化和发展，孔结构的形成及特征等，从微观上解释离子的渗透规律和结合机理，与氯离子的扩散过程和结合进行对比，建立相关性扩散模型，在非稳态电迁移试验(RCM)的基础上建立RIM试验方法。并探索新试验方法在实际工程中的应用，为实际应用提供理论基础和实践数据。

渗透性能对于混凝土的寿命预测、耐久性设计与施工具有重要的意义，但对于内含氯离子混凝土试件，RCM的试验方法不再适用。为克服试验过程中试件内含氯离子对测试结果的影响，客观评价已受氯盐作用混凝土的耐久性能，本项目采用碘离子代替氯离子作为试验的渗透离子，运用混凝土材料学、物理化学等基本原理，通过宏观试验和微观测试分析，重点研究了碘离子在混凝土中的迁移过程和结合机理，并与氯离子在混凝土中的传输过程进行对比分析，在此基础上提出基于碘离子传输特征的混凝土渗透性快速评价试验方法。.取得的主要研究成果如下：.(1)系统分析了碘离子和氯离子作用对混凝土微观孔结构、表层渗水性能及水化浆体的影响，发现碘离子和氯离子对混凝土材料的作用有相似的效果，而且混凝土工程的服役环境及自身的材料组成都不含碘离子的特征，确定了碘离子代替氯离子作为试验渗透离子的有效性。. (2)研究了淀粉-碘酸钾显色法对测量碘离子渗透深度的有效性，以及水灰比和粉煤灰掺量对显色边界浓度的影响，对比分析了碘离子和氯离子显色边界浓度的相关性规律。.(3)引入浸泡溶蚀系数和离子渗透系数2个参数，建立了综合考虑离子结合能力、扩散系数的时间依赖性、服役环境和离子特性的混凝土离子扩散新方程，解决了不同离子在混凝土中扩散的问题，根据碘离子和氯离子实际扩散过程的试验结果验证了新方程的有效性。.(4)对比研究了自然浸泡下，碘离子和氯离子在混凝土中的沉积量和渗透深度的变化规律，渗透深度相同时，碘离子的累计沉积量大于氯离子，水灰比越大，沉积量的差值也越大，随着渗透深度的增加，碘离子和氯离子的累计沉积量逐步接近；发现渗透深度与水灰比的关系密切，可以使用含有水灰比的幂函数来反映渗透深度的变化规律。.(5)基于碘离子在混凝土中的传输特性和RCM的试验原理，进一步完善了了采用碘离子评价混凝土渗透性的快速试验方法；引入显色深度修正系数，能将RIM试验结果转换为RCM结果；试验证明，RIM的试验方法可以测量内含氯离子混凝土试件的离子快速渗透系数。