環(huán)境溫度對(duì)混凝土管樁氯離子擴(kuò)散性能的影響

邵偉, 史旦達(dá), 李鏡培

(1.上海海事大學(xué) 海洋科學(xué)與工程學(xué)院，上海 201306； 2.同濟(jì)大學(xué) 地下建筑與工程系, 上海 200092)

服役于沿海地區(qū)的鋼筋混凝土管樁經(jīng)常遭受強(qiáng)烈的季節(jié)性溫度變化，這對(duì)鋼筋混凝土管樁中氯離子擴(kuò)散性能影響較大。首先，環(huán)境溫度的升高引起分子運(yùn)動(dòng)速度加快，進(jìn)而加速了氯離子在混凝土中的擴(kuò)散。其次，環(huán)境溫度的升高引起氯離子的熱運(yùn)動(dòng)加快，進(jìn)而導(dǎo)致氯離子物理結(jié)合能力下降。相反，環(huán)境溫度的升高加快了化學(xué)反應(yīng)的速率，因而增大了氯離子的化學(xué)結(jié)合能力[1-2]。因此，研究環(huán)境溫度對(duì)氯離子侵蝕環(huán)境下鋼筋混凝土管樁中氯離子擴(kuò)散性能的影響具有重要意義。

目前，學(xué)者們已針對(duì)環(huán)境溫度對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中氯離子擴(kuò)散性能的影響開(kāi)展了大量理論和試驗(yàn)研究。魯彩鳳等[3]基于氯離子在非飽和多孔介質(zhì)中的傳輸機(jī)理，研究了海洋大氣環(huán)境下氯離子在粉煤灰混凝土中的傳輸規(guī)律，探討了環(huán)境溫度和相對(duì)濕度對(duì)氯離子傳輸速率的影響。劉毅[4]推導(dǎo)了考慮溫度影響的氯離子擴(kuò)散系數(shù)計(jì)算公式，并得到了混凝土中氯離子擴(kuò)散的活化能值。張偉平等[5]開(kāi)展了不同侵蝕角度、氯化鈉溶液質(zhì)量濃度、環(huán)境溫度、應(yīng)力水平下的混凝土鹽霧加速侵蝕試驗(yàn)，探討了不同環(huán)境條件下氯離子在混凝土中的擴(kuò)散規(guī)律。徐文冰等[6]基于炎熱氣候條件下氯鹽對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)侵蝕機(jī)理，研究了環(huán)境溫度對(duì)混凝土氯離子擴(kuò)散性能的影響。楊海成等[7]通過(guò)開(kāi)展混凝土在不同環(huán)境溫度和養(yǎng)護(hù)齡期的室內(nèi)鹽水浸泡試驗(yàn)，研究了環(huán)境溫度和養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)普通混凝土和高性能混凝土氯離子侵蝕規(guī)律的影響。Oh等[8]基于氯離子擴(kuò)散機(jī)理，建立了考慮溫度、齡期、相對(duì)濕度、氯離子結(jié)合能力、對(duì)流等因素的氯離子傳輸模型，并開(kāi)展了混凝土的浸泡試驗(yàn)對(duì)所建模型進(jìn)行驗(yàn)證。Samson等[9]從溫度場(chǎng)、溫度對(duì)氯離子擴(kuò)散系數(shù)的影響以及溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響等方面研究了環(huán)境溫度對(duì)水泥基材料中氯離子傳輸?shù)挠绊?。Care[10]和Nguyen等[11]通過(guò)對(duì)不同水灰比水泥基材料開(kāi)展不同溫度條件下氯離子擴(kuò)散試驗(yàn)，研究了環(huán)境溫度對(duì)水泥基材料中氯離子擴(kuò)散性能的影響。Isteita等[12]基于新試驗(yàn)技術(shù)對(duì)不同水灰比和不同溫度梯度條件下混凝土中氯離子擴(kuò)散性能開(kāi)展了系統(tǒng)性的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，當(dāng)溫度梯度與氯離子濃度梯度同向時(shí)，溫度的升高會(huì)顯著加速氯離子在混凝土中的擴(kuò)散過(guò)程。但上述研究主要針對(duì)環(huán)境溫度對(duì)暴露于水下區(qū)域普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中氯離子擴(kuò)散性能的影響，關(guān)于溫度對(duì)海洋大氣腐蝕環(huán)境下鋼筋混凝土管樁中氯離子擴(kuò)散性能的影響還少有報(bào)道。因此，有必要對(duì)此進(jìn)行更加深入的研究。

本文建立了混凝土管樁中考慮環(huán)境溫度和氯離子結(jié)合能力的氯離子擴(kuò)散模型，通過(guò)對(duì)不同環(huán)境溫度條件下不同水灰比鋼筋混凝土管樁進(jìn)行鹽霧腐蝕試驗(yàn)，模擬了海洋大氣腐蝕環(huán)境下混凝土管樁中氯離子的擴(kuò)散過(guò)程。依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和氯離子擴(kuò)散模型，得到了不同環(huán)境溫度條件下不同水灰比鋼筋混凝土管樁中的自由氯離子濃度分布、表面氯離子濃度、氯離子表觀和有效擴(kuò)散系數(shù)、活化能和氯離子結(jié)合能力值。基于上述試驗(yàn)結(jié)果，分析研究了環(huán)境溫度對(duì)海洋大氣腐蝕環(huán)境下混凝土管樁氯離子擴(kuò)散性能的影響。

1 氯離子擴(kuò)散模型

基于Fick第二擴(kuò)散定律，混凝土管樁中氯離子的擴(kuò)散方程為[13]

(1)

式中：Ct為總氯離子濃度，kg/m3；t為暴露時(shí)間；r為管樁的徑向半徑，m；Dc為氯離子有效擴(kuò)散系數(shù)，m2/s；we為蒸發(fā)水含量，%；Cf為孔隙溶液中的自由氯離子濃度，kg/m3。總氯離子濃度(Ct)、結(jié)合氯離子濃度(Cb)和自由氯離子濃度(Cf)之間的關(guān)系為[14]

Ct=Cb+weCf

(2)

將式(2)代入式(1)，可得以自由氯離子濃度表示的混凝土管樁中氯離子擴(kuò)散方程。

(3)

式(3)可改寫(xiě)為

(4)

其中

(5)

式中：Da為氯離子表觀擴(kuò)散系數(shù)，m2/s；?Cb/?Cf為膠凝材料對(duì)氯離子的結(jié)合能力，被定義為結(jié)合氯離子與自由氯離子關(guān)系曲線的斜率，用來(lái)表征膠凝材料中自由氯離子與結(jié)合氯離子之間的平衡關(guān)系。假定結(jié)合氯離子和自由氯離子之間為線性關(guān)系，即在某一溫度條件下氯離子結(jié)合能力為常數(shù)?；谏鲜黾俣?，氯離子結(jié)合能力可表達(dá)為

(6)

將式(6)代入式(5)，可得

(7)

式(7)中蒸發(fā)水含量(we)可利用式(8)進(jìn)行估算[15]。

(8)

式中：C、k和Vm分別為與溫度、水灰比(w/c)和混凝土水化程度相關(guān)的參數(shù)。Xi等[16]通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合分析，給出了te≥ 5 d且0.3

(9)

(10)

(11)

(12)

式中：T為混凝土內(nèi)的當(dāng)前絕對(duì)溫度，K；te為混凝土水化時(shí)間，d；Nct和Vct為與水泥類(lèi)型相關(guān)的參數(shù)，本文取Nct=Vct=1.0。式(7)中氯離子有效擴(kuò)散系數(shù)Dc與環(huán)境溫度相關(guān)，考慮環(huán)境溫度影響的氯離子有效擴(kuò)散系數(shù)可以表示為[17]

(13)

式中：Dc,ref為氯離子在參考溫度時(shí)的擴(kuò)散系數(shù)，m2/s；Ea為氯離子在管樁擴(kuò)散過(guò)程中的活化能，kJ/mol；R為理想氣體常數(shù)，8.31×10-3kJ/(mol·K-1)；Tref為參考溫度，Tref=296 K。基于大量的試驗(yàn)和分析方法，學(xué)者們提出大量模型來(lái)評(píng)估氯離子在參考溫度時(shí)的擴(kuò)散系數(shù)。一般認(rèn)為，氯離子在參考溫度時(shí)的擴(kuò)散系數(shù)主要受水灰比的影響。本文采用式(14)來(lái)評(píng)估氯離子在參考溫度時(shí)的擴(kuò)散系數(shù)[18]。

Dc,ref=1(-12.6+2.4w/c)

(14)

假定鋼筋混凝土管樁初始氯離子濃度為零，管樁內(nèi)、外保護(hù)層均處于氯離子環(huán)境中，基于上述假設(shè)，式(4)的初始和邊界條件為

(15)

式中：a和b分別為混凝土管樁的內(nèi)、外半徑；Cs為管樁內(nèi)、外側(cè)的表面氯離子濃度，kg/m3。假定表面氯離子濃度為不依賴(lài)于時(shí)間的常數(shù)，則可得式(4)的解為

(16)

式中：αn為方程U0(αna)=0的根；其中U0(αnr)=J0(αnr)Y0(αnb)-J0(αnb)Y0(αnr)；J0和Y0分別為第一類(lèi)和第二類(lèi)零階Bessel函數(shù)。

2 試驗(yàn)方案

2.1 試驗(yàn)材料與試件制備

試驗(yàn)采用水泥為52.5級(jí)硅酸鹽水泥，澆筑用水為普通自來(lái)水，細(xì)骨料采用細(xì)度模數(shù)為2.6～3.0的河砂，表觀密度為2 640 kg/m3，連續(xù)級(jí)配。粗骨料采用粒徑為5～20 mm的石灰?guī)r碎石，表觀密度為2 760 kg/m3，連續(xù)級(jí)配。試驗(yàn)制作3種不同水灰比(w/c=0.30、0.45和0.55)的混凝土管樁試件，試件的實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)配合比如表1所示。試驗(yàn)所采用的混凝土管樁外直徑為600 mm，內(nèi)直徑為400 mm，壁厚為100 mm，高度為100 mm。采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，并用振動(dòng)臺(tái)振搗密實(shí)?；炷凉軜对嚰仓?4 h拆模，然后，將管樁試件放入溫度為20 ℃±2 ℃、濕度為95%±5%的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)28 d。為了確保氯離子只發(fā)生徑向擴(kuò)散，將混凝土管樁試件的上下表面用環(huán)氧涂層進(jìn)行處理。

表1 混凝土管樁配合比Table 1 Concrete mixture proportions

2.2 鹽霧腐蝕試驗(yàn)

為了模擬大氣腐蝕環(huán)境，通過(guò)對(duì)混凝土管樁進(jìn)行鹽霧腐蝕試驗(yàn)來(lái)評(píng)估環(huán)境溫度對(duì)混凝土管樁中氯離子擴(kuò)散性能的影響。將管樁試件放置于濃度為5%的氯化鈉鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱中進(jìn)行不同溫度條件下(21、30、50 ℃)的鹽霧腐蝕試驗(yàn)。鹽霧溶液采用純度為99.9%的分析純氯鹽和蒸餾水配置而成。在試驗(yàn)過(guò)程中，環(huán)境溫度和相對(duì)濕度可以通過(guò)腐蝕試驗(yàn)箱進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，設(shè)定相對(duì)濕度為85%，鹽霧的噴霧速率為2 cm3/s。侵蝕32 d后，將試件從鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱中取出，然后對(duì)其進(jìn)行水溶性氯離子(自由氯離子)濃度測(cè)定。

2.3 氯離子含量測(cè)定

浸泡周期完成后，將管樁試件從鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱中取出并風(fēng)干后，用混凝土小型鉆機(jī)對(duì)管樁試件進(jìn)行逐層磨粉取樣，鉆孔設(shè)備為小型鉆機(jī)，合金鉆頭為6 mm，對(duì)每個(gè)試件用鉆頭取3個(gè)位置，分別在離暴露表面1、5、15、25、35 mm深度處進(jìn)行粉末樣品取樣，然后將粉末樣品置于105 ℃±5 ℃烘箱中烘2 h，取出后放入干燥器中冷卻至室溫，接著將粉末樣品收集在封閉的塑料袋中備用；最后，從不同深度處的粉末樣品中取5 g的粉末樣品浸泡于30 mL的去離子水中，攪勻后靜置48 h，然后，通過(guò)電位滴定法測(cè)定各個(gè)深度處的自由氯離子濃度。當(dāng)確定自由氯離子濃度分布后，結(jié)合式(16)對(duì)氯離子濃度分布曲線進(jìn)行擬合，得到不同配比管樁試件的表面氯離子濃度Cs和表觀擴(kuò)散系數(shù)Da參數(shù)值。然后，利用式(13)計(jì)算氯離子擴(kuò)散過(guò)程中的活化能值Ea，利用式(13)和式(14)計(jì)算氯離子有效擴(kuò)散系數(shù)Dc。利用式(8)計(jì)算得到蒸發(fā)水含量we值后，可利用式(7)計(jì)算得到氯離子結(jié)合能力α。主要參數(shù)的具體計(jì)算過(guò)程如圖1所示。基于上述試驗(yàn)結(jié)果，分析研究環(huán)境溫度對(duì)海洋大氣腐蝕環(huán)境下混凝土管樁氯離子擴(kuò)散性能的影響。

圖1 主要參數(shù)的計(jì)算流程圖Fig.1 Calculation flowchart of main

3 試驗(yàn)結(jié)果

3.1 氯離子濃度分布

圖2給出了暴露于鹽霧腐蝕環(huán)境32 d后，不同溫度條件下，不同水灰比管樁中的自由氯離子濃度分布。管樁中的自由氯離子濃度沿著暴露深度呈逐漸遞減的趨勢(shì)。環(huán)境溫度越大，相同深度處的自由氯離子濃度越大。對(duì)于水灰比為0.30的管樁，當(dāng)環(huán)境溫度從21 ℃升高到50 ℃時(shí)，1 mm深度處的氯離子濃度從0.16%逐漸增加到0.26%。對(duì)于水灰比為0.55的管樁，當(dāng)環(huán)境溫度從21 ℃升高到50 ℃時(shí)，1 mm深度處的氯離子濃度分別從0.18%逐漸增加到0.31%。在其他深度處，環(huán)境溫度對(duì)氯離子濃度的影響呈現(xiàn)相似的變化規(guī)律。因而，環(huán)境溫度被認(rèn)為是影響管樁中氯離子濃度分布的重要因素之一。此外，對(duì)比相同溫度條件下不同水灰比管樁中的氯離子濃度分布，可以發(fā)現(xiàn)，在相同深度處，管樁混凝土水灰比越大，管樁中自由氯離子濃度也越大。這意味著水灰比對(duì)氯離子在管樁中的擴(kuò)散也有顯著的影響。

圖2 自由氯離子濃度分布曲線Fig.2 Free chloride concentration

3.2 表面氯離子濃度

假定表面氯離子濃度和氯離子擴(kuò)散系數(shù)均為獨(dú)立變量，則表面氯離子濃度可以通過(guò)對(duì)氯離子濃度分布曲線進(jìn)行擬合得到[19-20]。不同溫度條件下，不同水灰比管樁的表面氯離子濃度擬合值見(jiàn)表2。圖3給出了不同水灰比管樁的表面氯離子濃度隨環(huán)境溫度的變化曲線。隨著環(huán)境溫度的升高，表面氯離子濃度增大。這是由溫度升高所引起的管樁表面鹽水分子與水泥漿之間的強(qiáng)結(jié)合所引起的。此外，對(duì)比相同溫度條件下，不同水灰比管樁的表面氯離子濃度，可以發(fā)現(xiàn)：在相同溫度條件下，水灰比越大，表面氯離子濃度越大。這是由不同水灰比所引起的不同孔隙結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的。對(duì)于水灰比更大的管樁，其孔隙結(jié)構(gòu)較疏松，因而導(dǎo)致較多的氯離子附著在管樁表面。

圖3 表面氯離子濃度隨環(huán)境溫度的變化曲線Fig.3 Variation of surface chloride concentration

3.3 氯離子表觀擴(kuò)散系數(shù)

將自由氯離子濃度分布與式(16)進(jìn)行擬合，可得到氯離子表觀擴(kuò)散系數(shù)。表2給出了不同溫度條件下不同水灰比鋼筋混凝土管樁的氯離子擴(kuò)散系數(shù)。由表2可知：當(dāng)環(huán)境溫度從21 ℃升高到50 ℃時(shí)，氯離子在水灰比分別為0.30、0.45和0.55的管樁中的表觀擴(kuò)散系數(shù)分別增加了3.18、2.96和3.06倍。這是因?yàn)榄h(huán)境溫度的升高增大了氯離子在混凝土孔隙中的擴(kuò)散速率，因而減小了水分子在混凝土表面的等待時(shí)間，進(jìn)而增大了氯離子表觀擴(kuò)散系數(shù)。因此，由于氯離子表觀擴(kuò)散系數(shù)的增大，服役于炎熱地區(qū)的鋼筋混凝土管樁劣化更快。此外，圖4給出了不同水灰比混凝土管樁中氯離子表觀擴(kuò)散系數(shù)隨環(huán)境溫度的變化規(guī)律。氯離子表觀擴(kuò)散系數(shù)隨著環(huán)境溫度的升高逐漸增大。水灰比越大，環(huán)境溫度對(duì)氯離子表觀擴(kuò)散系數(shù)的影響也越大。換言之，水灰比越小的管樁對(duì)環(huán)境溫度的升高越不敏感。因而，隨著環(huán)境溫度的升高，氯離子在水灰比越大的管樁中擴(kuò)散越快。

圖4 表觀擴(kuò)散系數(shù)隨環(huán)境溫度的變化曲線Fig.4 Variation of apparent diffusion coefficient

3.4 氯離子擴(kuò)散活化能

活化能是評(píng)估不同溫度條件下氯離子表觀擴(kuò)散系數(shù)的最重要參數(shù)[21]。圖5給出了不同水灰比條件下混凝土管樁的Arrhenius曲線。表觀擴(kuò)散系數(shù)的對(duì)數(shù)與環(huán)境溫度的倒數(shù)呈線性變化。因而，可以推斷氯離子在鋼筋混凝土管樁中擴(kuò)散符合Arrhenius理論。

通過(guò)計(jì)算圖5中曲線的斜率，可以得到不同水灰比條件下氯離子在管樁中擴(kuò)散過(guò)程中的活化能值，見(jiàn)表2。由表2可知：水灰比為0.30時(shí)，氯離子在管樁中擴(kuò)散過(guò)程中活化能值大于水灰比為0.45和0.55時(shí)的管樁活化能值，但水灰比對(duì)活化能的影響無(wú)明確變化趨勢(shì)。所得到的活化能能夠用于計(jì)算不同溫度條件下的氯離子擴(kuò)散系數(shù)。

圖5 不同水灰比混凝土管樁的Arrhenius曲線Fig.5 Arrhenius plots of RC pipe pile with different w/c ratios

表2 表面氯離子濃度、蒸發(fā)水含量、表觀和有效擴(kuò)散系數(shù)、活化能和結(jié)合能力值Table 2 Surface chloride concentration, evaporable water content,apparent and effective diffusion coefficient,activation energy and binding capacity values

3.5 氯離子有效擴(kuò)散系數(shù)

依據(jù)式(13)和式(14)，可以得到不同溫度條件下不同水灰比混凝土管樁中的氯離子有效擴(kuò)散系數(shù)，見(jiàn)表2。圖6給出了不同水灰比混凝土管樁中氯離子有效擴(kuò)散系數(shù)隨環(huán)境溫度的變化規(guī)律。氯離子有效擴(kuò)散系數(shù)隨著環(huán)境溫度的升高逐漸增大。當(dāng)環(huán)境溫度從21 ℃升高到50 ℃時(shí)，氯離子在水灰比分別為0.30、0.45和0.55的管樁中的有效擴(kuò)散系數(shù)分別增加了3.41、3.14和3.18倍。此外，從圖中也可以看出，在相同環(huán)境溫度條件下，混凝土管樁水灰比越大，氯離子有效擴(kuò)散系數(shù)也越大。

圖6 有效擴(kuò)散系數(shù)隨環(huán)境溫度的變化曲線Fig.6 Variation of effective diffusion coefficient

3.6 氯離子結(jié)合能力

根據(jù)氯離子表觀和有效擴(kuò)散系數(shù)，可以計(jì)算得到不同溫度條件下，不同水灰比混凝土管樁的氯離子結(jié)合能力，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。圖7給出了不同水灰比混凝土管樁中氯離子結(jié)合能力隨環(huán)境溫度的變化曲線。隨著環(huán)境溫度從21 ℃升高到30 ℃，混凝土管樁的氯離子結(jié)合能力呈現(xiàn)出增大的趨勢(shì)。具體地，對(duì)于水灰比分別為0.30、0.45和0.55的混凝土管樁，隨著環(huán)境溫度從21 ℃升高到30 ℃，氯離子結(jié)合能力從0.369、1.014和1.715分別增大到0.503、1.265和1.893。但隨著環(huán)境溫度從30 ℃升高到50 ℃，氯離子結(jié)合能力略有下降。對(duì)于水灰比分別為0.30、0.45和0.55的混凝土管樁，隨著環(huán)境溫度從30 ℃升高到50 ℃，氯離子結(jié)合能力從0.503、1.265和1.893分別減小到0.395、1.063和1.755。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因在于：環(huán)境溫度的升高引起氯離子的熱運(yùn)動(dòng)加快，進(jìn)而導(dǎo)致氯離子物理吸附作用下降；相反地，溫度的升高也可以加快化學(xué)反應(yīng)速率，因而能夠增大氯離子化學(xué)結(jié)合能力。當(dāng)環(huán)境溫度小幅度升高時(shí)，氯離子化學(xué)結(jié)合能力的增大幅度大于氯離子物理吸附作用的下降幅度，因而導(dǎo)致氯離子結(jié)合能力逐漸增大；但當(dāng)環(huán)境溫度繼續(xù)升高時(shí)，氯離子物理吸附作用的下降幅度略大于氯離子化學(xué)結(jié)合能力，因而導(dǎo)致氯離子結(jié)合能力略有下降。

此外，水灰比對(duì)氯離子結(jié)合能力也有顯著的影響。在相同環(huán)境溫度條件下，水灰比越大的混凝土管樁，氯離子結(jié)合能力也相對(duì)較大。當(dāng)環(huán)境溫度為30 ℃時(shí)，對(duì)比水灰比為0.30的混凝土管樁，水灰比分別為0.45和0.55的混凝土管樁中氯離子結(jié)合能力值分別增大了151.5%和276.3%。其原因是，一方面，水灰比越大，混凝土中水泥的水化程度越高，生成的水化產(chǎn)物越多，從而提高了氯離子化學(xué)結(jié)合能力；另一方面，水灰比越大的混凝土，其孔結(jié)構(gòu)較疏松，毛細(xì)孔較多，孔隙表面對(duì)氯離子的物理吸附作用更加顯著。因此，水灰比越大時(shí)，混凝土的氯離子結(jié)合能力也就越強(qiáng)。

圖7 氯離子結(jié)合能力隨環(huán)境溫度的變化曲線Fig.7 Variation of chloride binding capacity

4 結(jié)論

建立混凝土管樁中考慮環(huán)境溫度和氯離子結(jié)合能力的氯離子擴(kuò)散模型，通過(guò)對(duì)不同環(huán)境溫度條件下不同水灰比鋼筋混凝土管樁進(jìn)行鹽霧腐蝕試驗(yàn)，模擬了海洋大氣腐蝕環(huán)境下混凝土管樁中氯離子的擴(kuò)散過(guò)程。依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和氯離子擴(kuò)散模型，得到了不同環(huán)境溫度條件下不同水灰比鋼筋混凝土管樁中的自由氯離子濃度分布、表面氯離子濃度、氯離子表觀和有效擴(kuò)散系數(shù)、活化能和氯離子結(jié)合能力值。基于上述試驗(yàn)結(jié)果，分析研究環(huán)境溫度對(duì)海洋大氣腐蝕環(huán)境下混凝土管樁氯離子擴(kuò)散性能的影響。由分析結(jié)果可得到以下結(jié)論：

1)環(huán)境溫度對(duì)表面氯離子濃度、氯離子表觀和有效擴(kuò)散系數(shù)有較大影響。隨著環(huán)境溫度的升高，表面氯離子濃度、氯離子表觀和有效擴(kuò)散系數(shù)增大。隨著環(huán)境溫度從21 ℃升高到30 ℃，氯離子結(jié)合能力顯著增加，但隨著環(huán)境溫度從30 ℃升高到50 ℃，氯離子結(jié)合能力略有減小。

2)在相同環(huán)境溫度條件下，管樁水灰比越大，相同深度處的自由氯離子濃度越大，且表面氯離子濃度、氯離子表觀和有效擴(kuò)散系數(shù)以及氯離子結(jié)合能力也越大。

3)表觀氯離子擴(kuò)散系數(shù)的對(duì)數(shù)與環(huán)境絕對(duì)溫度的倒數(shù)呈線性變化規(guī)律。據(jù)此可以推斷，氯離子在管樁中的擴(kuò)散符合Arrhenius理論。