盐雾环境下带接缝混凝土抗氯离子侵蚀性能研究

doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0672

摘要/Abstract

摘要：

为得出沿海盐雾环境下氯离子在带接缝混凝土内的侵蚀规律，本文考虑了接缝类型、侵蚀时间、材料组成等因素，开展了在盐雾环境下带接缝混凝土构件的氯离子侵蚀试验，测试了不同龄期下接缝处与非接缝处的氯离子质量分数。结果表明，在相同侵蚀时间下，接缝处的氯离子质量分数均大于非接缝处，其中直接湿接缝处的氯离子质量分数大于凿毛湿接缝处。随深度增加，混凝土内的氯离子质量分数先增大后减小，在距混凝土表面4 mm处最大。单掺结晶外加剂（CA）或复掺CA与UEA膨胀剂可以减小混凝土接缝处的氯离子质量分数，从而减弱接缝对混凝土耐久性的不利影响。非接缝处与接缝处的表观氯离子扩散系数随盐雾侵蚀时间的衰减规律一致，接缝处的表观氯离子扩散系数约为非接缝处的1.3倍。

关键词: 盐雾环境, 直接湿接缝, 凿毛湿接缝, 自愈合材料, 氯离子质量分数, 表观氯离子扩散系数

Abstract:

To investigate the chloride ion ingression mechanism in concrete with construction joints in coastal salt spray environment， chloride ion erosion tests were carried out on jointed concrete specimens in a salt spray environment， considered factors such as joint type， erosion time， and material composition， measured the chloride ion mass fraction at jointed and non-joint areas at different ages. The results show that at the same erosion time， the chloride ion mass fraction at the joint area is higher than that at the non-joint area， with the highest mass fraction at the direct wet joint. Along the concrete depth， the chloride ion mass fraction increases first and then decreases， reaching the maximum value at 4 mm deep from the exposed surface of concrete. Addition of crystalline admixture （CA） or a combination addition of CA and UEA expansive agent could both reduce the chloride ion mass fraction at the joint area， thereby mitigating the adverse effects of joints on the durability of concrete. The chloride ion diffusion coefficients at the non-joint area and joint area show the same attenuation trend with the salt spray time， the coefficient value at the joint area is approximately 1.3 times that at the non-joint area.

Key words: salt spray environment, direct wet joint, roughened wet joint, self-healing material, chloride ion mass fraction, apparent chloride ion diffusion coefficient

中图分类号:

TU528.45

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图/表 16

表1 粉煤灰的主要化学组成

Table 1 Main chemical composition of fly ash

Composition	Al₂O₃	SiO₂	SO₃	CaO	Free lime	Fe₃O₄	Alkali
Mass fraction/%	24.2	45.1	2.1	5.6	0.9	2.5	1.2

表2 自愈合材料的技术参数

Table 2 Technical parameters of self-healing materials

Material

Dosage range/%

Chloride ion

content

（per 100 g）/%

Impermeability pressure/MPa

Crystallization depth/cm

Restrained

expansion

rate/%

Alkali content （Na₂O_eq）/%

Water absorption ratio/（g·g^-1）

Residual

monomer/%

表3 试件编号及配合比 (kg·m-3)

Table 3 Specimen No. and mixing ratio

No.	Cement	Water	Fly ash	Self-healing material			Sand	Stone	SP
No.	Cement	Water	Fly ash	CA	SAP	CSA	Sand	Stone	SP
CA-J-90 d	396.00	136.80	45.00	9.00	0	0	747.00	1 032.00	1.35
CA-J-120 d	396.00	136.80	45.00	9.00	0	0	747.00	1 032.00	1.35
CA-J-180 d	396.00	136.80	45.00	9.00	0	0	747.00	1 032.00	1.35
CA-J-240 d	396.00	136.80	45.00	9.00	0	0	747.00	1 032.00	1.35
CA-J-300 d	396.00	136.80	45.00	9.00	0	0	747.00	1 032.00	1.35
CA-F-90 d	396.00	136.80	45.00	9.00	0	0	747.00	1 032.00	1.35
CA-F-120 d	396.00	136.80	45.00	9.00	0	0	747.00	1 032.00	1.35
CA-F-180 d	396.00	136.80	45.00	9.00	0	0	747.00	1 032.00	1.35
CA-F-240 d	396.00	136.80	45.00	9.00	0	0	747.00	1 032.00	1.35
CA-F-300 d	396.00	136.80	45.00	9.00	0	0	747.00	1 032.00	1.35
CA-J-300 d	396.00	136.80	45.00	9.00	0	0	747.00	1 032.00	1.35
CA-Z-300 d	396.00	136.80	45.00	9.00	0	0	747.00	1 032.00	1.35
CA-F-300 d	396.00	136.80	45.00	9.00	0	0	747.00	1 032.00	1.35
0-J-300 d	405.00	136.80	45.00	0	0	0	747.00	1 032.00	1.35
CA-J-300 d	396.00	136.80	45.00	9.00	0	0	747.00	1 032.00	1.35
SAP-J-300 d	402.70	136.80	45.00	0	2.30	0	747.00	1 032.00	1.35
CSA-J-300 d	360.00	136.80	45.00	0	0	45.00	747.00	1 032.00	1.35
CS-J-300 d	393.70	136.80	45.00	9.00	2.30	0	747.00	1 032.00	1.35
CC-J-300 d	351.00	136.80	45.00	9.00	0	45.00	747.00	1 032.00	1.35
0-F-300 d	405.00	136.80	45.00	0	0	0	747.00	1 032.00	1.35
CA-F-300 d	396.00	136.80	45.00	9.00	0	0	747.00	1 032.00	1.35
SAP-F-300 d	402.70	136.80	45.00	0	2.30	0	747.00	1 032.00	1.35
CSA-F-300 d	360.00	136.80	45.00	0	0	45.00	747.00	1 032.00	1.35
CS-F-300 d	393.70	136.80	45.00	9.00	2.30	0	747.00	1 032.00	1.35
CC-F-300 d	351.00	136.80	45.00	9.00	0	45.00	747.00	1 032.00	1.35

图1 混凝土拌和流程

Fig.1 Concrete mixing process

图2 带接缝混凝土试件制作流程

Fig.2 Manufacturing procedure of jointed concrete specimens

图3 不同类型混凝土接缝面形态

Fig.3 Surface morphology of different concrete joints

图4 混凝土盐雾喷淋试验

Fig.4 Salt spray test for concrete

图5 试件取样示意图

Fig.5 Schematic diagram of specimen selection

图6 混凝土试件内氯离子质量分数测试

Fig.6 Detecting of chloride ion mass fraction in concrete specimen

图7 不同接缝类型混凝土内的氯离子质量分数分布

Fig.7 Distribution of chloride ion mass fraction in concrete with different joints

图8 不同侵蚀龄期下直接湿接缝与非接缝混凝土的氯离子质量分数分布

Fig.8 Distribution of chloride ion mass fraction in concrete with direct wet joint and non-joint under different erosion time

图9 掺加不同自愈合材料的混凝土在接缝与非接缝处的氯离子质量分数分布

Fig.9 Distribution of chloride ion mass fraction at joint and non-joint areas in concrete incorporating different self-healing materials

图10 不同侵蚀时间下掺加CA混凝土的表观氯离子扩散系数

图11 掺不同自愈合材料的混凝土非接缝处（F）与

图12 混凝土非接缝处与直接湿接缝处的表观氯离子扩散系数随侵蚀时间的变化

Fig.12 Change of apparent chloride ion diffusion coefficient 预测值与试验值比较 at non-joint and direct wet joint areas in concrete

图13 直接湿接缝混凝土表观氯离子扩散系数

Fig.13 Comparative analysis of predicted versus measured apparent chloride ion diffusion coefficients in direct with erosion time wet jointed concrete

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