分(fēn)析盐雾试验箱的试验加载方式:
通过盐雾箱模拟干湿交替的滨海大气环境,研究不同荷载水平和腐蚀时间下的混凝土试件中氯离子扩散。试验共设计了20根尺寸為(wèi)100mm×100mm×400mm素混凝土构件。荷载水平分(fēn)别為(wèi)0、0.3倍和0.5倍抗折强度,试验时间分(fēn)别為(wèi)35、70、120、180d。试件编号及数量见表1。
试验加载方式:采用(yòng)三分(fēn)点自锚加载法,加载装置如图1。依据图中设计尺寸和结构力學(xué)知识可(kě)以算出中间100mm區(qū)段(即取芯位置)所受弯矩相等,保证了研究區(qū)段结构均匀受拉和受压。荷载水平通过安徽蚌埠金诺传感器厂生产的压力传感器控制。考虑到加载时间比较長(cháng),会有(yǒu)应力松弛,试验期间要定时补充荷载,维持荷载水平。
盐雾环境压应力區(qū)图3為(wèi)盐雾环境0、0.3、0.5倍荷载作用(yòng)下35、70、120、180d混凝土压应力區(qū)中不同深度氯离子含量的分(fēn)布图。由图3可(kě)见:
①氯离子含量随深度的增大而呈现减少的规律;②总的看来,环境和暴露时间相同时,一定程度的压应力作用(yòng)下混凝土中氯离子的含量会随着荷载的增大而减小(xiǎo),荷载较小(xiǎo)且时间较短时不明显。这是因為(wèi)混凝土材料作為(wèi)一种受压能(néng)力极强的材料,在一定程度的压应力作用(yòng)下其微观的毛细孔受到一定的控制,限制了微观层次上微裂缝的出现,也就一定程度上减弱了通过扩散和渗透作用(yòng)在混凝土中传输的氯离子的含量,在混凝土未受压开裂的情况下,外部荷载作用(yòng)越大,这种影响也越显著。
4.2荷载影响系数
根据Fick第二定律的解析解模型和去除明显出现较大误差的不同深度氯离子含量试验数据,利用(yòng)MATLAB非線(xiàn)性回归得到A:单个试件的表面氯离子浓度Cs、氯离子扩散系数Dc和相关系数R;将同一种荷载工况下的试件作為(wèi)一组,回归得到B:同组试件同一表面氯离子浓度下的每个试件的氯离子扩散系数Dc及相关系数R,结果见表3。
从表3可(kě)得出一定的规律:①对于同种工况下的试件,表面氯离子浓度随着时间的增加逐渐增大,文(wén)献的研究也得到相似结论;氯离子扩散系数随时间的增長(cháng)逐渐减小(xiǎo)。这是由于随着浸泡时间的增加,混凝土内部的水泥浆體(tǐ)结构发生了变化,其孔隙率不断缩小(xiǎo),使氯离子的渗透性随之降低之故;②与无应力状态相比,拉应力作用(yòng)下氯离子扩散系数有(yǒu)一定的增長(cháng)趋势,压应力作用(yòng)下氯离子扩散系数有(yǒu)一定的减小(xiǎo)趋势。表中同组试件回归得到同一表面氯离子浓度下的每个试件的氯离子扩散系数可(kě)更明显看出该规律。
為(wèi)更好地表现荷载对氯离子扩散系数的影响,不考虑表面氯离子浓度的时变性,认為(wèi)同种工况下短时间内表面氯离子浓度相同。考虑氯离子扩散系数的时变特性。采用(yòng)式(2)氯离子扩散系数随时间变化的规律模型,按王元战等海洋环境下建议α取值0.65,利用(yòng)同组试件氯离子扩散系数的数据回归出28d的氯离子扩散系数DO。
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