混凝土孔隙结构与氯离子分散性

  混凝土从本质上来说，是一种成分极端杂乱的多孔材料。孔隙的散布错综杂乱，并且孔径的散布极广。氯离子在混凝土中的分散性与其微观孔结构有很强的相关性，而氯离子在混凝土中的的分散性是影响结构耐久性的一个重要要素。本论文在推导氯离子分散公式的基础上，经过剖析混凝土的微观孔结构，包含总孔隙率、毛细孔隙率和孔隙总体积等对氯离子在混凝土中分散性的影响，然后找出它们之间的相互联络。

  关于氯离子天然分散试验而言，在假定混凝土材料是各向同性均质材料、氯离子是仅有的进入混凝土中的离子且不与混凝土发生反响的条件下，用Fick第二规则核算天然分散试验中的氯离子分散系数。

  混凝土是一种非均质固-液-气三相多孔系统。其内部既存在固相的水泥水化产品和骨料，又有水和空气充填于各级孔隙之中。其间任何一相系统的性质发生变化都会影响氯离子在混凝土中的分散性。而混凝土的孔径尺度会一起影响混凝土固-液-气三相的物理化学性质。因而，混凝土孔径特征会在多方面显着影响氯离子在混凝土中的分散性。在影响氯离子在混凝土中分散性的各类孔隙中，具有晦气影响要素最多的是孔径5nm～100nm的微毛细孔。在这种孔隙傍边既能发生毛细孔凝聚现象，使孔隙的吸湿性增强；又能发生较大的毛细孔压力和毛细孔浸透力，使混凝土的自缩短增大，并使混凝土的表层浸透速率和常压浸透速率一起加速，使得混凝土的表层抗渗性和常压抗渗性全面下降。

  对混凝土耐久性最有利的孔隙应当是超微孔（主要是凝胶孔，半径r5nm）。这种孔隙因孔径较小，不会发生毛细效果，所以不会加重对混凝土功用晦气的自缩短现象和毛细孔浸透现象，也不会发生碳化缩短和结冰（冰点可达－40～－50℃）；一起因其孔径细、孔隙率低，具有较高的抗渗性；所以超微孔关于混凝土的耐久性特别是抗渗性的影响是利远大于弊的，在一切孔隙中正面效应最大。

  跟着孔径尺度的逐步增大，由微毛细孔变为大毛细孔（即半径为100～1000nm的孔隙）。大毛细孔尽管孔隙率较高，并且强度和抗浸透性较差，但它能下降毛细孔压力和毛细孔浸透力，削减混凝土的自缩短裂缝，进步混凝土的表层抗渗性和常压抗渗性；一起，还可以防止孔隙内部的毛细孔凝聚现象，这一级孔隙不光不会吸收湿润空气中的水分，并且混凝土内部原有的水分反而会经过大毛细孔进人空气中，能有用进步混凝土的抗渗性。故大毛细孔关于大多数混凝土的耐久性的影响是利多弊少，归于有利孔级。

  综上所述，混凝土是在各级孔径协同效果下作业的，即各级孔径对氯离子在混凝土中的分散性均有影响，需归纳考虑。

  关于大多数混凝土而言，毛细孔占孔隙（体积）总量的大多数，前期学者以为毛细孔隙率是影响离子在混凝土中分散性的主要要素。Bentz和Garboczi以为水泥砂浆的渗流临界值，不管加火山灰与否，都是0.18。

  Garboczi和Bentz运用核算机模仿相对分散率（D0/D）作为毛细孔的功用函数：Bentz和Garboczi以为水泥砂浆的渗流临界值，不管加火山灰与否，都是0.18。Garboczi和Bentz运用核算机模仿相对分散率（D0/D）作为毛细孔的功用函数。

  根据C.C. Yang、S.W. Cho所做的天然分散试验和压汞试验，咱们对分散系数公式进行剖析。5.1 试验程序

  8种合作比的混凝土，水泥为一般硅酸盐水泥，水灰比从0.3到0.65。相应的，8种水灰比的砂浆。细骨料为河沙，粗骨料为碎石灰岩，最大粒径为10mm。混凝土中细骨料和粗骨料的密度别离为865/Kgm

  。混凝土用于90天天然分散试验试验。砂浆选用相同质量的细骨料，用于压汞试验。这儿别离用混凝土和砂浆进行氯离子天然分散试验和压汞试验，是为了防止水泥浆与粗骨料构成的界面过渡区对试验成果的影响。超塑化附加物用于调整混凝土和易性。5.2 试验成果5.3 数据剖析

  运用Matlab树立三维模型进行回归剖析，曲线拟合，混凝土各级孔隙率与氯离子分散系数之间树立了杰出的联络。

  水泥浆中加入骨料对离子分散性会有发生两种相反的效果。稀释效应和歪曲效应会下降离子分散性，一起界面过渡区和和渗流效应会增强离子分散性。在本研讨中，混凝土和砂浆中别离规划质量分数持平的粗细骨料。孔结构对混凝土分散性的影响可归结为孔隙散布效应和这些孔的连通性。上文中现已评论了分散性与孔隙率的相互联络，现在调查一下氯离子分散性与孔隙连通性的联络。因为本研讨是经过压汞试验来调查混凝土孔隙特征的，所以可以用孔隙体积（pV）点评孔隙的连通性。将天然分散试验所得不同水灰比所对应的分散系数和孔隙总体积都制作于图3中。将试验成果进行回归剖析，孔隙总体积与混凝土分散系数之间树立了杰出线 定论

  （1）混凝土试件的材料性质是在各级孔径协同效果下表现出来的的，即各级孔径对氯离子在混凝土中的分散性均有影响，需归纳考虑。提出了新的氯离子分散系数公式，能较好的反响氯离子分散系数与各级孔隙率所成的线性联络。经过试验数据的验证，证明了新的氯离子分散系数公式比以往的分散性系数公式愈加完善，相关性更好。

  （2）在验证混凝土孔隙散布规则与氯离子分散系数之间的联络之后，考虑孔隙连通性与氯离子分散性之间的联络。 压汞试验中所测得的孔隙总体积可被用作预算水泥基材料的连通性，并且天然分散试验得到的分散系数总是跟着孔隙总体积的增大而增大。提出氯离子分散系数与孔隙总体积呈线性联络，经过试验数据的验证，证明二者有较好的相关性。

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