自然潮差環(huán)境下混凝土氯離子峰值濃度的時(shí)變性

高延紅,富晨露,黃海珍,章玉容,張俊芝

(1. 浙江工業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院,浙江 杭州 310014; 2. 浙江省水利河口研究院(浙江省海洋規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院),浙江 杭州 310020)

0 引言

氯鹽環(huán)境中的氯離子擴(kuò)散到混凝土內(nèi)部,致使其中的鋼筋腐蝕,最后影響混凝土結(jié)構(gòu)的性能及耐久性壽命[1]。在氯離子擴(kuò)散過程中,混凝土中的氯離子峰值濃度是其主要的特征參數(shù)之一[2-3],也是預(yù)測混凝土氯離子擴(kuò)散性及鋼筋初始銹蝕時(shí)間的重要參數(shù)[1,3]。摻合料和水膠比[4]、環(huán)境的溫度與濕度及干濕循環(huán)比[2]等因素均影響氯離子峰值濃度及其時(shí)變性。

混凝土材料的組分、齡期或暴露時(shí)間和所處的環(huán)境均影響著混凝土擴(kuò)散性能[5-6],進(jìn)而影響凝土中的氯離子濃度分布及其峰值濃度[4-5]。

混凝土所處環(huán)境的氣候因素及水體濃度對(duì)其氯離子擴(kuò)散參數(shù)有顯著的影響[7],尤其是對(duì)其中的氯離子峰值濃度[8]。CARLOS等[9]的研究結(jié)論表明,與其它環(huán)境下相比,在海洋環(huán)境下的濺浪區(qū)和潮差區(qū)混凝土中的氯離子峰值濃度更大。膠凝材料的水化進(jìn)程由于受環(huán)境因素影響,如環(huán)境溫度與濕度及干濕循環(huán)時(shí)間比等,所以相同組分混凝土的氯離子擴(kuò)散性參數(shù)在不同環(huán)境下的時(shí)變過程有較大差異[7]。ZHANG等[8]的結(jié)論認(rèn)為,混凝土中氯離子峰值濃度與暴露時(shí)間的關(guān)系在不同的潮差環(huán)境下是不同的,自然潮差環(huán)境下的峰值濃度與暴露時(shí)間存在線性關(guān)系,但在高溫及高氯鹽濃度水體的模擬潮差環(huán)境下并不是線性關(guān)系。

本文在自然潮差環(huán)境下暴露長達(dá)1160 d試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,測試得到5種不同水灰比的普通混凝土、相同水膠比的5種不同摻合料混凝土共10組試驗(yàn)混凝土的自由氯離子濃度;之后,根據(jù)測得的混凝土中自由氯離子濃度,以三點(diǎn)擬合法得到較為精準(zhǔn)的對(duì)流區(qū)深度及對(duì)應(yīng)的氯離子峰值濃度值,并分析影響氯離子峰值濃度的因素;建立自然潮差環(huán)境下混凝土氯離子峰值濃度的時(shí)變模型,并研究其穩(wěn)定的時(shí)間;最后,分析峰值濃度的時(shí)變性對(duì)預(yù)測混凝土中氯離子濃度的影響。

1 試驗(yàn)方法

1.1 混凝土的原材料與配合比

本文試驗(yàn)中,采用的水泥為錢潮牌P.C.32.5復(fù)合硅酸鹽水泥,最大粒徑20mm、表觀密度為2700kg/m3的礫石為粗骨料,細(xì)骨料是細(xì)度模數(shù)為2.4、表觀密度為2600kg/m3的中細(xì)河砂。試驗(yàn)混凝土所用的摻合料有:Ⅰ級(jí)粉煤灰(FA),其勃氏比表面積為540 m2/kg;硅粉(SF),比表面積為18954m2/kg;礦粉(SG),比表面積為450m2/kg;短切玄武巖纖維(BF),單絲直徑為17～20μm,長度為10～20mm?？紤]到砂率對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響,將其統(tǒng)一為32 %。水泥和各摻合料的成分如表1所示。

表1 水泥與摻合料的化學(xué)成分Table 1 Chemical composition of cement and admixture %

混凝土材料中的粒徑分布圖如圖1所示。

圖1 水泥、骨料與摻合料的粒徑分布圖Fig. 1 Particle size distribution of cement, aggregate and admixture

基于規(guī)范SL 352—2020《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》[10],暴露試驗(yàn)設(shè)計(jì)了5種水灰比普通混凝土、5種水膠比均為0.50的不同摻合料混凝土共10組混凝土。表2為試驗(yàn)混凝土的配合比。

表2 試驗(yàn)混凝土配合比Table 2 Mix proportion of test concrete

每組各制備3個(gè)邊長為150 mm的立方體試件,并將其置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)環(huán)境下養(yǎng)護(hù)28 d,之后測試其抗壓強(qiáng)度,其平均值列于表2中[11]。

1.2 試驗(yàn)環(huán)境與方法

自然環(huán)境下試驗(yàn)現(xiàn)場為浙江的乍浦港二號(hào)碼頭潮差區(qū)[12]。查詢國家氣候中心的資料[13]得知,1992—2016年之間該區(qū)域的年平均降水量為1203.6 mm,年最小降水量879.9 mm,年平均降雨日數(shù)140 d;年平均溫度為15.6 ℃,最熱月(7月)平均氣溫28.5 ℃,最冷月(1月)平均氣溫3.3 ℃;相對(duì)濕度為80.42 %,夏季相對(duì)濕度為82 %,冬季相對(duì)濕度為79 %。放置試件的位置處受不規(guī)則半日潮的潮汐影響,歷年最高潮位7.38 m,最低潮位-1.78 m,多年平均干濕循環(huán)的時(shí)間比為11∶1,即每日暴露的時(shí)間約為22 h,潮水浸沒時(shí)間約為2 h。

根據(jù)表2所示的配合比,各規(guī)格混凝土在每個(gè)暴露時(shí)間點(diǎn)分別制備150 mm× 150 mm× 550 mm的長方體試件2個(gè),并在距其一端150 mm內(nèi)的側(cè)面涂上環(huán)氧樹脂。制備后在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下養(yǎng)護(hù)28 d,除暴露時(shí)間為0 d的試件和強(qiáng)度測試試件外,其余長方體混凝土試件運(yùn)送至上述選定的潮差區(qū)開展暴露試驗(yàn)。暴露試驗(yàn)的現(xiàn)場照片如圖2所示。

圖2 暴露試驗(yàn)現(xiàn)場照片F(xiàn)ig. 2 Photos of exposure test site

將試件分別暴露0、120、240、360、520、680、840、1160 d,其中,0 d對(duì)應(yīng)了標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下養(yǎng)護(hù)28 d后的時(shí)刻,此時(shí)試件并未接觸氯鹽而無法獲得混凝土中的氯離子濃度。因此,本文的暴露試驗(yàn)可以獲得每個(gè)規(guī)格混凝土共7個(gè)時(shí)間點(diǎn)不同深度處的氯離子濃度。

1.3 自由氯離子濃度的測試

達(dá)到設(shè)定的暴露時(shí)間后取回,將試件用切石機(jī)從涂有環(huán)氧樹脂的部分切取尺寸為40 mm×40 mm×70 mm的長方體樣本用于測試該混凝土的自由氯離子濃度。每個(gè)規(guī)格、每個(gè)暴露時(shí)間點(diǎn)的2個(gè)試件中各獲得3個(gè)混凝土樣本,即共6個(gè)樣本。取得不同深度處的混凝土粉末樣本,并經(jīng)過0.63 mm的孔徑篩除后,在150 ℃的烘箱中烘2 h,待冷卻至室溫后稱重并加蒸餾水配制成測試的溶液。之后,以美國Thermo 720A酸度計(jì)測試粉末溶液中自由氯離子濃度,再換算為單位混凝土質(zhì)量中的自由氯離子濃度[8,14]。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 氯離子峰值濃度的分析方法

BALESTRA等[15]提出了分析基于實(shí)測氯離子濃度的對(duì)流區(qū)深度及對(duì)應(yīng)的氯離子峰值濃度的一種方法,是通過氯離子峰值濃度點(diǎn)與其前、后各一個(gè)點(diǎn)相連產(chǎn)生兩條直線斜率,確定出斜率較大的直線并延長,再以相同斜率反向延長另外一點(diǎn),兩直線相交的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的深度即認(rèn)為是氯離子對(duì)流區(qū)深度的位置,該深度對(duì)應(yīng)的氯離子濃度即為氯離子峰值濃度。該方法擬合得到的峰值濃度點(diǎn)只能確定對(duì)流區(qū)深度的位置,但不適合準(zhǔn)確地確定氯離子峰值濃度。

不同于上述方法,本文建議采用三點(diǎn)法[16]擬合確定峰值濃度,即根據(jù)各樣本所測的氯離子濃度分布曲線,選取最高濃度點(diǎn)及其前后兩點(diǎn),以此三點(diǎn)擬合出二次函數(shù)。之后根據(jù)得到的二次函數(shù)求得其最大值及其坐標(biāo)點(diǎn),可分別得到該樣本中氯離子的對(duì)流區(qū)深度Δxmax及其相應(yīng)的氯離子峰值濃度Cmax。基于實(shí)測濃度曲線的三點(diǎn)擬合的示意圖如圖3所示,其中實(shí)測氯離子濃度值距離混凝土表面的深度采用研磨混凝土粉末的中點(diǎn),如某個(gè)樣本的第一個(gè)濃度值距離混凝土表面為1 mm(因?yàn)槠溲心ズ穸葹? mm)、第二個(gè)濃度值則為3 mm等。

圖3 三點(diǎn)擬合分析對(duì)流區(qū)深度及對(duì)應(yīng)峰值濃度的示意圖Fig. 3 Schematic diagram of three-point fitting analysis of convection zone depth and corresponding peak concentration

以水灰比0.40、暴露時(shí)間為240 d的試驗(yàn)混凝土為例,選取一個(gè)樣本測試得到的濃度分布圖進(jìn)行擬合,該三點(diǎn)濃度分別為0.1592%、0.1853%、0.1396%,得到其二次函數(shù)為y=-0.009x2+0.067x+0.0611。由此得到該樣本的濃度曲線中的對(duì)流區(qū)深度為2.7222 mm、氯離子峰值濃度為0.1860%,若不采用三點(diǎn)法,則以最高點(diǎn)的濃度作為氯離子峰值濃度,即0.1853%;因?yàn)榭紤]到了測試間距的影響,采用三點(diǎn)法得到的峰值濃度則更準(zhǔn)確。

按照上述方法,可得到各樣本的對(duì)流區(qū)深度及其相應(yīng)的氯離子峰值濃度等侵蝕參數(shù)。由于氯離子峰值濃度隨暴露時(shí)間呈單調(diào)遞增趨勢,在求得每組混凝土的6個(gè)樣本的氯離子峰值濃度后,再求其平均值即分析其時(shí)變性及影響因素。

2.2 氯離子峰值濃度

圖4為該自然潮差環(huán)境下在典型暴露時(shí)間后混凝土中自由氯離子濃度按照研磨厚度2 mm間距的分布,其各深度的濃度是取6個(gè)樣本相應(yīng)深度濃度的平均值。

圖4 自然潮差環(huán)境下的典型混凝土濃度分布曲線Fig. 4 Typical concrete concentration distribution curves under natural tidal range environment

由圖4可知,相同暴露時(shí)間后在普通混凝土相同深度處的自由氯離子濃度隨其水灰比增大而增大;與圖4(a)中的C3相比,在同一暴露時(shí)間和相同水膠比的圖4(b)中,摻合料降低了混凝土中自由氯離子濃度,其中摻硅粉的最明顯。這一結(jié)果與現(xiàn)有的模擬環(huán)境下高氯鹽濃度水體的暴露試驗(yàn)等研究結(jié)論一致[5,14]。

按照上述測試方法測得試驗(yàn)混凝土中自由氯離子濃度,再以三點(diǎn)擬合法得到各混凝土樣本的氯離子峰值濃度。以分別分析得到的每個(gè)暴露時(shí)間后的6個(gè)樣本中的峰值濃度,可得到不同暴露時(shí)間后的普通混凝土和摻合料混凝土中峰值濃度的平均值,其時(shí)變過程如圖5所示。

圖5 試驗(yàn)混凝土中氯離子峰值濃度時(shí)變過程Fig. 5 Time varying process of peak chloride concentration in test concrete

由圖5可知,隨著混凝土暴露時(shí)間的延長以及水灰比的增加,氯離子峰值濃度在不斷增大,這與現(xiàn)有的結(jié)論一致[17-18]。圖5的結(jié)果還表明,與相同水膠比普通混凝土相比,摻合料的加入減緩了峰值濃度的增加速度。另外,圖5中是以三點(diǎn)擬合方程求得的最大值,其比圖4展現(xiàn)的測試峰值濃度大。

2.3 峰值濃度的時(shí)變性

HUANG等認(rèn)為[19]暴露于氯鹽環(huán)境下的混凝土氯離子峰值濃度Cmax與其暴露時(shí)間t的關(guān)系可以表示為:

Cmax=atb

(1)

式中:a和b為與環(huán)境、混凝土材料組分及暴露時(shí)間等有關(guān)的常數(shù)。

為此,以暴露120～680 d內(nèi)各規(guī)格混凝土每個(gè)暴露時(shí)間點(diǎn)共5個(gè)峰值濃度的平均值,分別擬合10個(gè)規(guī)格的時(shí)變模型,結(jié)果如表3所示。

表3 混凝土中氯離子峰值濃度的時(shí)變模型Table 3 Time varying model of peak chloride concentration in concrete

若以表3的時(shí)變模型預(yù)測繼續(xù)暴露至840～1160 d的峰值濃度,則其預(yù)測結(jié)果與基于實(shí)測值用三點(diǎn)擬合得到的峰值濃度平均值之間的相對(duì)誤差都較小,結(jié)果如表4所示。

表4 以暴露680 d前的試驗(yàn)?zāi)Ｐ皖A(yù)測混凝土中氯離子峰值濃度的相對(duì)誤差Table 4 Relative error of peak chloride concentration in concrete predicted by the test model before exposure for 680 days %

由表4可知,在本文試驗(yàn)時(shí)間的基礎(chǔ)上、以三點(diǎn)擬合法得到的混凝土氯離子峰值濃度冪函數(shù)形式的時(shí)變模型,可較為準(zhǔn)確地預(yù)測暴露后期混凝土中的氯離子峰值濃度。

若以至暴露試驗(yàn)結(jié)束的1160 d內(nèi)得到的共7個(gè)峰值濃度擬合,則其冪函數(shù)形式的氯離子峰值濃度時(shí)變模型如圖6所示。

圖6 混凝土氯離子峰值濃度的時(shí)變模型Fig. 6 Time varying model of peak chloride concentration in concrete

由圖6可知,隨著暴露時(shí)間的增加,試驗(yàn)混凝土中的氯離子峰值濃度均有趨于穩(wěn)定的趨勢;但是,至本文暴露試驗(yàn)結(jié)束的1160 d時(shí),摻合料混凝土的氯離子峰值濃度均小于普通混凝土,且其穩(wěn)定的趨勢比普通混凝土的要明顯。

2.4 峰值濃度的穩(wěn)定趨勢分析

由于氯離子擴(kuò)散是內(nèi)外濃度差引起的,所以不會(huì)一直增加而是趨于穩(wěn)定[20]。由圖5可知,氯離子峰值濃度隨暴露時(shí)間延長而逐漸上升,但至后期上升的速度逐漸減小,即時(shí)變函數(shù)曲線的切線斜率逐漸趨向于0。為此,類似于氯離子擴(kuò)散性的穩(wěn)定時(shí)間分析方法[12],可將斜率為0的時(shí)刻作為氯離子峰值濃度的穩(wěn)定時(shí)間。因此,對(duì)式(1)關(guān)于t求導(dǎo)可得:

C′max=abtb-1

(2)

根據(jù)穩(wěn)定時(shí)間分析方法[12],取最后2個(gè)取樣時(shí)間點(diǎn)的上升速率的絕對(duì)值作為閾值,將該閾值代入式(2)中的導(dǎo)數(shù)值,則可得到混凝土氯離子峰值濃度的穩(wěn)定時(shí)間。

考慮到不同精度的閾值對(duì)穩(wěn)定時(shí)間的影響,將閾值分別取為0.8e-4以及1.2e-4,以圖6的時(shí)變模型分析各規(guī)格混凝土中峰值濃度的穩(wěn)定時(shí)間,結(jié)果如圖7所示。

圖7 預(yù)測的試驗(yàn)混凝土氯離子峰值濃度穩(wěn)定時(shí)間Fig. 7 Predicting the stability time of peak chloride concentration in test concrete

由圖7可知,在自然潮差環(huán)境下,如果使用閾值為1.2e-4,則普通混凝土(C1～C5)在最終采樣時(shí)間點(diǎn)(1160 d),其氯離子峰值濃度達(dá)到穩(wěn)定;若以精度更高的閾值,如0.8e-4,則可以認(rèn)為其在最終采樣時(shí)間點(diǎn)(1160 d)的氯離子峰值濃度均尚未穩(wěn)定,需要更長的試驗(yàn)時(shí)間。另外,混凝土中氯離子峰值濃度的穩(wěn)定時(shí)間隨水灰比的增加逐漸增加。

對(duì)于摻合料混凝土,無論用哪個(gè)閾值確定其氯離子峰值濃度的穩(wěn)定時(shí)間,在最終采樣時(shí)間點(diǎn)(1160 d)氯離子峰值濃度都達(dá)到穩(wěn)定。對(duì)比普通混凝土(C3),摻合料的加入均有效地減少了相同水膠比的摻合料混凝土氯離子峰值濃度的穩(wěn)定時(shí)間;兩組粉煤灰混凝土(C6和C7)的峰值濃度穩(wěn)定時(shí)間分析結(jié)果表明,增加粉煤灰的摻量能使峰值濃度的穩(wěn)定時(shí)間減小。在不同摻合料混凝土中,粉煤灰對(duì)于穩(wěn)定峰值濃度的效果最好,其次是短切玄武巖纖維(C10)和礦粉(C8),最后是硅粉(C9)。對(duì)文中的混凝土擴(kuò)散系數(shù)穩(wěn)定時(shí)間的分析結(jié)果表明[14],硅粉混凝土的穩(wěn)定時(shí)間是最短的,其次是粉煤灰的,最后是短切玄武巖纖維的,這與相同組分的混凝土氯離子峰值濃度的穩(wěn)定時(shí)間有差異。這是因?yàn)榛炷谅入x子擴(kuò)散性能的穩(wěn)定時(shí)間與各個(gè)深度處的氯離子濃度及對(duì)流區(qū)深度等因素有關(guān),而峰值濃度的穩(wěn)定時(shí)間只與對(duì)流區(qū)深度處的氯離子濃度有關(guān)。

2.5 峰值濃度時(shí)變性對(duì)混凝土氯離子濃度預(yù)測的影響

干濕循環(huán)環(huán)境下的混凝土氯離子侵蝕存在對(duì)流區(qū),該區(qū)域內(nèi)的擴(kuò)散并不符合Fick第二定律,故需從對(duì)流區(qū)深度Δxmax處開始的穩(wěn)定擴(kuò)散區(qū)濃度值擬合分析其擴(kuò)散系數(shù)。因此,穩(wěn)定擴(kuò)散區(qū)內(nèi)的混凝土氯離子濃度為[21]:

(3)

用式(3)計(jì)算出各個(gè)暴露時(shí)間點(diǎn)、每組混凝土6個(gè)樣本各自的氯離子表觀擴(kuò)散系數(shù)后,再根據(jù)Grubbs準(zhǔn)則[22]去除異常值后的平均值作為氯離子表觀擴(kuò)散系數(shù)。

混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)存在時(shí)變性[5]。這種時(shí)變性符合冪函數(shù)的關(guān)系,則混凝土的氯離子擴(kuò)散系數(shù)與暴露時(shí)間t的關(guān)系為[12]:

(4)

式中:m為時(shí)間衰減系數(shù);D(t)為時(shí)間t時(shí)的氯離子擴(kuò)散系數(shù)(mm2/s);D0為在參考期t0時(shí)的擴(kuò)散系數(shù)(mm2/s)。

本文以養(yǎng)護(hù)齡期(28 d)作為參考期,根據(jù)式(4)的冪函數(shù)以暴露680 d及其之前的氯離子表觀擴(kuò)散系數(shù),可擬合得到相應(yīng)的時(shí)間衰減系數(shù)mapp。

氯離子即時(shí)擴(kuò)散系數(shù)反映了混凝土當(dāng)前時(shí)刻的實(shí)際擴(kuò)散性能,它與氯離子表觀擴(kuò)散系數(shù)的關(guān)系可以表示為[12]:

(5)

式中:Dins(t)為在t時(shí)刻混凝土氯離子即時(shí)擴(kuò)散系數(shù);Dapp(t)為混凝土氯離子表觀擴(kuò)散系數(shù)。

對(duì)式(5)的兩邊同時(shí)對(duì)t求導(dǎo),并將式(4)代入其中,可以得到:

(6)

根據(jù)式(6)得到不同暴露時(shí)間后混凝土的氯離子即時(shí)擴(kuò)散系數(shù),再以式(4)擬合,可得到氯離子即時(shí)擴(kuò)散系數(shù)的時(shí)間衰減系數(shù)mins。

因此,考慮混凝土氯離子即時(shí)擴(kuò)散系數(shù)和峰值濃度的時(shí)變性,基于得到的氯離子即時(shí)擴(kuò)散系數(shù)的時(shí)間衰減系數(shù)mins,以及式(1)形式的峰值濃度時(shí)變模型,代入式(3)中,可得到各個(gè)規(guī)格混凝土在穩(wěn)定擴(kuò)散區(qū)不同深度處的氯離子濃度:

(7)

若式(7)中的時(shí)間衰減系數(shù)mins為基于680 d及之前得到,并考慮到本文的試驗(yàn)中氯離子對(duì)流區(qū)深度均在3 mm左右,這也與現(xiàn)有的結(jié)論類似[23]。為了簡化起見,Δxmax均取3 mm,則可以式(7)預(yù)測840 d和1160 d的各個(gè)規(guī)格混凝土在穩(wěn)定擴(kuò)散區(qū)的氯離子濃度。

若不考慮峰值濃度的時(shí)變性,基于暴露680 d及之前的混凝土中峰值濃度作為840、1160 d的峰值濃度,以此預(yù)測繼續(xù)暴露至840 d及1160 d的各個(gè)規(guī)格混凝土穩(wěn)定擴(kuò)散區(qū)的氯離子濃度。否則,若考慮氯離子峰值濃度影響時(shí),則以表3中的峰值濃度公式計(jì)算被預(yù)測時(shí)間(840 d和1160 d)的峰值濃度,再預(yù)測混凝土穩(wěn)定擴(kuò)散區(qū)的氯離子濃度。

為了消除擴(kuò)散系數(shù)時(shí)變性對(duì)預(yù)測穩(wěn)定擴(kuò)散區(qū)氯離子濃度的影響,對(duì)式(7)做以下處理:

(8)

以考慮或不考慮峰值濃度時(shí)變性以式(8)預(yù)測混凝土中自由氯離子濃度,可分別計(jì)算在不同深度處的預(yù)測值與對(duì)應(yīng)深度處實(shí)測氯離子濃度之間的相對(duì)誤差,各規(guī)格混凝土的相對(duì)誤差的平均值如表5所示。

表5中,如圖4展示的超過15 mm深度處的實(shí)測濃度已經(jīng)很低而測試相對(duì)誤差較大,故預(yù)測值與實(shí)測值的相對(duì)誤差計(jì)算至深度15 mm處(對(duì)實(shí)測值至30 mm處氯離子濃度的混凝土,則計(jì)算至深度19 mm處),除對(duì)流區(qū)之外共以7或9個(gè)深度值分析得到表5中相對(duì)誤差的平均值;括號(hào)內(nèi)的為不考慮峰值濃度時(shí)變性的相對(duì)誤差平均值。

由表5可知,考慮峰值濃度時(shí)變性預(yù)測的穩(wěn)定擴(kuò)散區(qū)混凝土氯離子濃度與實(shí)測值之間的相對(duì)誤差,其平均值比不考慮峰值濃度時(shí)變性的低。這說明考慮峰值濃度的時(shí)變性能夠更精確地預(yù)測混凝土中的氯離子濃度。此外,隨著暴露時(shí)間的延長,預(yù)測的混凝土氯離子濃度的相對(duì)誤差的平均值越大,尤其是對(duì)普通混凝土。這與圖6的峰值濃度時(shí)變模型及圖7的穩(wěn)定時(shí)間分析結(jié)果一致,表明需延長普通混凝土的暴露試驗(yàn)時(shí)長,以獲得更為準(zhǔn)確的峰值濃度預(yù)測模型。

3 結(jié)論

根據(jù)自然潮差環(huán)境下暴露1160 d共10個(gè)規(guī)格混凝土的氯離子侵蝕試驗(yàn)結(jié)果,分析了混凝土中峰值濃度的時(shí)變性及對(duì)預(yù)測穩(wěn)定擴(kuò)散區(qū)氯離子濃度的影響,得到如下結(jié)論:

1)以測得的混凝土中最高氯離子濃度點(diǎn)及其前、后兩點(diǎn)共三點(diǎn)的濃度擬合二次函數(shù),并求最大值的三點(diǎn)分析法,可得到更為準(zhǔn)確的對(duì)流區(qū)深度及其對(duì)應(yīng)的氯離子峰值濃度。

2)自然潮差環(huán)境下,隨著暴露時(shí)間和水灰比的增加,混凝土中的峰值濃度增加,但摻合料的加入則減緩了峰值濃度的增加速度;試驗(yàn)混凝土中的峰值濃度均有趨于穩(wěn)定的趨勢。

3)摻合料可縮短混凝土中峰值濃度的穩(wěn)定時(shí)間。以暴露前期得到的混凝土峰值濃度的時(shí)變模型,可以較為準(zhǔn)確地預(yù)測較長暴露時(shí)間后混凝土中的峰值濃度。

4)與不考慮峰值濃度的時(shí)變性相比,考慮峰值濃度時(shí)變性時(shí)預(yù)測的不同深度處混凝土氯離子濃度與實(shí)測值之間的相對(duì)誤差更小。