1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

0.引言

混凝土材料以其特有的优越性在建筑工程上得到广泛的应用。而其耐久性一直是引起全世界土木界关注的问题，美国1975年由于混凝土腐蚀引起的损失为700亿美元，1985年则达1680亿美元，而今后每年用于维修或重建的费用预计高达3000 亿美元。英国每年用于修复钢筋混凝土结构的费用达200亿英镑（合280亿美元），而日本目前每年用于房屋结构维修的费用约400亿日元（合3.3亿美元）以上 ^[1]。而混凝土的耐久性与其渗透性密切相关。

长期以来，国内外许多学者对混凝土的渗透性做了深入的研究^[2]，并取得了大量的成果。随着人们对混凝土渗透性的认识不断深入，对有关影响因素的理解趋于全面，各种新的试验方法也为混凝土渗透性的研究提供了必要条件，本文是针对表层对混凝土渗透性影响的研究。混凝土的表层是硬化混凝土与其服役环境直接交互影响的界面，是抵御有害介质侵入和环境损伤作用的第一道防线。传统的保障和加强表层混凝土性能的措施主要是加强养护，特别是早期养护，已为广大学者和工程人员所认知。^[3]随着对混凝土性能要求的进一步提高，表层强化技术应运而生，进一步提升混凝土的性能。因此，表层对于混凝土性能的影响成为表层强化技术发展与应用的基础研究之一，特别是强化后的混凝土表层对于混凝土性能的提升效果。本毕业设计课题将就表层对于混凝土渗透性能的影响开展初步的研究工作。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

3.混凝土渗透性测试方法

3.1混凝土表层渗透性测试方法

3.1.1吸水性试验

吸水性试验的基本原理就是通过测定一定面积上的混凝土在单位时间内、在特定的压强下吸收的水量。不同的测试方法提出了不同的初始条件和测试指标，但其内容基本相同。最典型的方法是Figg法^[13]，其简单易用，费用低，但需要在混凝土上钻孔，造成局部损伤，而且钻孔时还可能引起钻孔临近混凝土开裂，从而影响到测试结果。

表3-1还给出了其他几种吸水性测试方法，其中，表层混凝土吸水性^[14]实验是对Figg法的改进；ISAT法^[15]考虑了环境温度的影响并且无需钻孔，损伤更小；AUTOCLAM试验^[16]则实现了测试自动化，试验过程全部由一个微处理器控制，并且有完整的数据采集和传输设备，结果可以直接有计算机分析。

吸水性试验最大的缺点是试验结果受混凝土的湿含量影响较大，如何采取有效措施，减少混凝土表面湿含量对测试精度的影响是混凝土吸水性测试技术发展的关键。

3.1.2渗透性试验

渗透性试验包括液体和气体的渗透性，通常测试水渗透性和空气渗透性，近年来一些人提出利用氦气或氧气来测试的方法。由于气体渗透性可在同一测点重复试验，得到了更广泛的应用。表3-1给出了一些常用的渗透性试验方法。

表3-1 基于表面层传输性能的混凝土现场无损检测方法

试验方法	测试内容	损伤	适用范围	年代	是否标准化
玻璃管试验[17-19]	吸水性	无	普通混凝土	1974	否
Figg吸水性试验[13]	吸水性	小（F5.5mm,深30mm钻孔）	普通混凝土	1973	否
ISAT法[15]	吸水性	无	普通混凝土	1980	是
表层混凝土吸水试验[14]	吸水性	大（F100mm,深大于50mm孔）	普通混凝土	1987	否
自动化吸水性试验[16]	吸水性	无	普通、高性能混凝土	1991	否
Figg空气渗透性实验[13]	空气渗透性	小（F5.5mm,深30mm钻孔）	普通混凝土	1973	否
Schonlin空气渗透性试验[22]	空气渗透性	无	普通混凝土	1987	否
Dhir空气渗透性试验[21]	空气渗透性	无	普通、高性能混凝土	1995	否
SAF试验[20]	空气渗透性	无	普通混凝土	200	否
自动化空气、水渗透试验[16]	空气、水渗透性	无	普通、高性混凝土	1991	否
现场氯离子扩散试验[20]	氯离子扩散	无	普通、高性混凝土	2001	否

3.3.3扩散试验

近年来，离子扩散试验越来越受到人们的关注，因为氯离子扩散速度与钢筋混凝土的腐蚀性密切相关。目前，对氯离子扩散试验，多采用现场取样、实验室加速试验，但可直接用于现场检测的方法很少。英国女王大学开发出了一种可以用于现场检测氯离子扩散的方法^[20]，试验装置如图3-1所示。

试验整个设备安装时间大约5分钟，试验持续时间决定于氯离子扩散达到稳定状态的时间，通常为8#8212;12小时。试验结果和标准氯离子扩散试验相关性很好，因此可以用来快速、准确的测定现场混凝土的氯离子扩散速度。试验完成后，通常反向通电，聚集的氯离子可以被有效的消除，不会对试验区的混凝土性能有显著影响。这个方法已经被证明是有效的现场试验方法。

图3-1 氯离子扩散试验装置示意图

3.2 RCM法测定混凝土氯离子扩散系数

该试验方法主要适用于骨料最大粒径不大于25mm（一般不宜大于20mm）的混凝土试件。试验所用的主要设备为RCM测定仪，如图3-2所示。

图3-2 RCM测定仪示意图（尺寸单位：mm）

试件采用标准尺寸为直径Ф100#177;1mm，高度h=50#177;2mm的圆柱体，试验前，对试件进行15min超声浴处理，然后将试件装入橡胶桶内，并设法是试件的侧面处于密封状态。试验时，在无负荷状态下，将直流电源调到30#177;0.2V，然后切断电源。将装有试件的橡胶桶安装到试验槽中，再在橡胶桶中注入约300mL的0.2mol/L KOH溶液，使阳极板和事件表面均浸没于溶液中。在试验槽中注入含5%NaCl的0.2mol/L KOH溶液，直至与橡胶桶中的KOH溶液页面齐平。阳极连至试验槽的电解液中的阴极板。

接通电源，记录时间，立即同步测定并联电压、串联电流和电解液初始温度。

通电试验的时间应按测得的初始电流确定，见表3-2。

表3-2 初始电流与试验时间的关系

试验结束后，将试件从橡胶桶中移出，立即在压力试验机上劈成两半。利用显色指示剂测量氯离子扩散深度，混凝土氯离子扩散系数按式（3-1）及式（3-2）计算，即

(2-13)

(2-14)

式中：D_RCM,0#8212;用RCM法测定混凝土氯离子扩散系数，m²/s；

T#8212;阳极电解液初始和最终温度的平均值，K；

h#8212;试件高度，m；

x_d#8212;氯离子扩散深度，m；

t#8212;通电试验时间，s；

a#8212;辅助变量。

实际上，最早提出氯离子扩散系数快速测定的RCM方法为唐路平（CTH法）^[27]，后来该法被北欧标准^[28]所采用。ibac-test的RCM法也是以此为依据，但在某些细节上有差别，如前者的试件在实验前要用饱和Ca(OH)₂水溶液作真空饱水预处理，后者则用超声浴；前者的试件置于试验槽的倾角为32#176;，而后者为22#176;，且试验时采用的阴、阳极电解溶液不同。

RCM方法一般用于实验室养护的试件，如果时间经过干燥或取自干燥的混凝土构件，是否必须先做真空饱水处理或者只需超声浴，宜通过对比试验确定。