：基 于 实 际 海 洋 环 境 暴 露 条 件 ，研 究 了 力 学荷 载作 用 下 混 凝 土 中的 氯 离子 扩散 性 能 。 以 Fick第 二 定 律 理
论为基础 ，用误差 函数 对混凝土 中随深度 变化 的氯 离子含量 分布进行 了曲线拟合 ，从 而得到氯 离子 表现扩散 系数 ，
并以此表征氯 离子在混凝土 中的传输性 。分析 了氯 离子的扩散 系数 与原材料 、配合比、暴露环境 以及 力学荷 载间的
关 系。结果表明 ，力学荷 载对海洋环境 下混凝土 中的氯 离子传输性能有显著影响 ，在利 用氯 离子 扩散模 型预测暴露
海洋环境下混凝土结构的使 用寿命 时，需要考虑荷载 因素 的影响 。 ，
关键词 ：海洋环境 ；混凝 土 ；持续荷栽 ；氯 离子扩散 性 ；Fick第二 定律
Abstract：The diffusion performance of chloride ion in mechanical loaded concrete is studied in the conditions of ac．
tual exposure to the marine environment．Based on Fick’S second law and the error function，the chloride content distribu—
tion along with the depth in concrete is fitted by cu~es and the apparent diffusion coefficients of chloride are obtained．
rbe relationships between the diffusion coefficient of chloride and raw materia1．the mix proportion．the exposed environment as well as mechanical load are discussed．The results indicate that the transportation of chloride in concrete depends
on the applied mechanical load remarkably．The influence of applied load factors should be considered while using the
chloride diffusion model to predict the service life of concrete structure under exposed marine environment．
Key words：Marine environment；Concrete；Sustained load；Chloride diffusion；Fick’S second law
中图分类号 ：TU528．36 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000—4637(2012】04—21-05
0 前 言
沿 海 及 近海 地 区 的混 凝 土 结构 ，由于 海洋 环 境
对混凝土 的腐蚀 ，导致钢筋锈蚀而使结构发生早期
破 坏 ，这 已成 为 实 际混 凝 土工 程 面 临 的重 要 问题_11。
尽管我 国从 20世纪 80年代就开始 了对混凝 土结
构的耐久性研究 ，但 总的来说 ，涉及 耐久性研究 的
内容 系统 性 和试 验 方 法 的规 范 性仍 有 待 完 善 ，其 中
荷 载 作 用 下 海 工 混 凝 土 的 耐久 性 研 究 显 得 尤 为 突
出 。事 实 上 ，由 于 泌水 、收缩 、温 度 梯 度 、冻 融 以及
碱一骨料反应等原 因，浇筑后的混凝土在使用前就
已经存在微裂缝 ，而外部荷载和环境条件作用会使
混 凝 土 产 生 更 多 的微 裂 缝 并 使 混 凝 土 中 的原 始 微
裂 缝扩 展 和相互 连 通 。这 些微 裂缝 可 以形成潜 在 的
传输 通 道 ，使 侵蚀 性介 质 更容 易进 入混 凝土 内部 。
最 早 研 究 荷 载 与 混 凝 土 离 子 扩 散 性 能 之 间 关
系的是法 国的 R．Francois和 J．C．Maso~EJ，其采用两种
钢筋混凝土梁 ，通过三点弯 曲的方法对梁施 加荷
载 ，并通过喷洒盐雾来促进 氯离子在混凝土 中的渗
透 。研究发现 ，氯离子 的渗透 与所施加荷载引起的
基金 项 目：国家重点 基础研究 发展计 划 (2O09CB623203)、山
东省 自然科学基金 资助项 目(ZR2011EEQ031)。
混 凝 土微 裂缝 发 展有 关 ；氯 离 子在 受 拉 区 的渗 透显
著 大 于受 压 区 的渗 透 ，氯 离子 主要 沿 着裂 缝 与 钢筋
交叉渗透 ，渗透 区域为裂缝 附近 的狭窄 区域 。R．
Francois翻还通过试验研究了以不同胶结料制备的钢
筋混凝土在不 同荷载水平下的氯离子渗透性能。试
验 中利 用 两 种 荷 载 方 式 分 别 使混 凝 土 产 生 纵 向裂
缝和横 向裂缝 ，在盐雾和干燥交替环境下进行氯离
子侵蚀 ，试验 发现随着拉应力提高 ，通过裂缝进入
混凝土的氯离子含量显著提高。
A．Konin和 R．Francois[41对受拉混凝 土的氯离
子 渗 透 性 做 了进 一 步 研 究 ，将试 件 拉 伸 到产 生 裂
缝 ，卸载 后放 入盐 雾室 内。l2个 月后 的结果 表 明 ，混
凝土受拉荷载对氯离子渗透有显著影响 ，扩散系数
与荷载水平之间存在指数关系。
Olga Garces Rodriguez等人[53通过人工方法使混
凝土产生平滑和粗糙 的两种平行裂缝 ，裂缝宽度控
制在 0．08~0．68mm。对混凝土试件进行 40d的高浓
度氯离子渗透试验 ，然后用能量散射 X射线和扫描
电镜技术对通过裂缝面进 入混凝 土内部 的氯离子
进行分析 ，结 果发现 ，裂缝宽度和裂缝面粗糙程度
对氯离子渗透没有影 响。在裂缝面光滑情况下 ，通
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