混凝土气体渗透性的评价方法研究

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发布时间：2022-03-02

资料介绍

采用多孑L介质扩散机制推导出混凝土的气体渗透系数，并比较了 CO：和 o 两种气体在混凝土中扩散能力。通过加速碳
化试验研究了气体渗透系数与碳化深度的关系。试验结果发现 CO 气体在粉煤灰混凝土中的扩散能力较 O 气体差，并且混凝土
试件的 28 d碳化深度随着粉煤灰掺量的增加均呈现减小的趋势。采用多孔介质扩散机制推导出来的气体扩散系数不能完全表征
混凝土的碳化性能。
关键词：多孔介质；气体渗透性；碳化
中图分类号： TU528．01 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2014)05—0006—04
Research on measurem ent of air penetration in concrete
ZHANGShipingI,ZHANGHouxian ，ZHANG Cainan2 LIYanbo
(1．DepartmentofArchitectureCivilEngineering，NanjingInstitute ofTechnology，Nanjing211167，China；
2．SuzhouTransportationEngineefingGroupCo．，Ltd ，JiangsuProvincial，Suzhou215031，China；
3．School ofMaterials Engineering，Yancheng Institute ofTechnology，Yancheng 224051，China)
Abstract： Airpermeabilitycoeffi cientofconcretematerialswas calculatedbasedondiffusionmechanism ofporousmedium，anddiffusion
rates ofCO2 and 02 were analysed．The relationship between air permeability coefficient an d carbonation depth was also investigated by accel—
erate experiment．Results show that the diffusion rate ofCO2 is lower than that ofO2．Carbonation depth decreased with increase offly ash．Carbonationperform anceofconcretecannotbededucedbyairpermeabilitycoeffi cientbasedondiffusionmechanism ofporousmedium．
Key words： porous medium；air perm eability；carbonation
0 引言
渗透性是决定混凝土耐久性至为关键的一个因素，很
多危及混凝土结构耐久性的反应，如冻胀破坏、碱集料反
应、硫酸盐腐蚀、软水腐蚀、碳化反应、氯离子锈蚀等一系
列反应，都直接或间接与混凝土的渗透性好坏相关。可以
说，渗透 l生是混凝土耐久性的第一道防线。因此，对混凝土
的渗透l生进行评价，对提高混凝土的耐久性具有重要意义。
混凝土的渗透性，笼统地说是指气体、液体或离子受压力、化
学势或电场作用在混凝土中渗透、扩散或迁移的难易程度[--。
碳化是影响混凝土耐久性的重要因素之一，凡是暴露
于空气中的混凝土结构均有可能发生碳化反应回。混凝土
的抗碳化性能可以采用气体渗透性来表征。气体渗透性越
大，渗入到混凝土内部的二氧化碳就越多，相应地碳化程
度越高。混凝土气体渗透性的测试方法主要有浓度梯度法
和压力梯度法两种，由于浓度梯度法可以直接应用 Fick扩
散定律计算气体扩散系数，不仅理论充分而且所得结果准
确，但由于设备复杂且精确捕捉极微量气体十分困难，因
此应用较少；而压力梯度法则是通过在密闭容器内施加一
定的压力 (一般通过抽真空形成负压 )，由于混凝土试件表
面和内部存在孔隙，气流在压力梯度下经过一定时间渗透
使密闭容器内的压力或真空度发生变化，通过测试一定时
间后容器内压力变化值再应用 Darcy定律即可求出气体
在混凝土中的渗透系数，但由于 Darcy定律计算得到的渗
透系数(单位 m2或 m／s)与由 Fick定律计算得到的扩散系
数 (单位 m2／s)在量纲上有差别，这样就无法直接用渗透系
数计算 CO 或 O 通过保护层扩散到钢筋表面的浓度及时
间，因而也就无法预测或计算钢筋混凝土使用寿命嘲。常用
的气体有 CO：、O：、N 等，事实上 CO 在混凝土中的渗透
其实就是碳化的过程，而 O 、N：也是常用的气体。1999年，
J．J．Kollek提出以 0：为渗透介质测定混凝土的渗透系数，
被称为 Cembureau法[4]。同年由 RILEM 组织作为推荐标准
推出【5]。该方法的测试原理为：给试样施加稳定的气压，记
录在此压力下通过试样的气体流量，再转换到渗透系数，