孔隙分形修正混凝土中氯离子扩散系数,这是一篇与扩散系数论文范文相关的免费优秀学术论文范文资料,为你的论文写作提供参考。
扩散系数论文参考文献：
摘 要：在已有的氯离子扩散理论和孔隙分形理论的基础上,提出小孔的孔轴线分形维数表征氯离子扩散的曲折度、大孔的孔表面分形维数修正孔隙率,并推导得到基于孔隙分形修正的氯离子扩散系数模型.通过分析龄期为14 d和28 d不同配比混凝土的基于孔隙分形的氯离子扩散系数模型的计算结果和快速氯离子扩散试验（ASTM C1202）电通量,发现两者之间有良好的线性关系.采用基于孔隙分形修正的氯离子扩散系数代入Fick第二定律的解析解,对试验后各组混凝土中不同扩散深度的氯离子浓度进行拟合,计算结果和实测值吻合情况较好.
关键词：混凝土； 分形维数； 扩散系数； 氯离子
中图分类号：TU528.01 文献标志码：A 文章编号：1674-4764（2015）04-0051-08
Abstract：Based on the theory of chloride diffusion and pore fractal theory a new model is proposed on the base that the sinuosity of chloride diffusion characterized by the axis fractal dimension of the small pore and the porosity of concrete modified by the surface fractal dimension of large pore. The model was applied to analyze 14 d and 28 d age concrete with different proportions and the results, showed a linear relationship with those of he Coulomb electric charge determined by The Rapid Chloride Permeability Test （RCPT）—American Society of Testing and Materials （ASTM） test method C1202. The Chloride diffusion coefficient modified by pore fractal theory was presented in this study. Two different chloride concentrations in different depths of concrete were calculated by modified Chloride diffusion coefficient and orthodox Chloride diffusion coefficient. The comparison between two different Chloride diffusion coefficient indicated that the chloride concentration calculated by modified Chloride diffusion coefficient agreed better with the measured chloride concentration.
Key words：concrete； fractal dimension； diffusion coefficient； chloride diffusion
腐蚀性离子的侵入被认为是混凝土内部钢筋锈蚀的主要原因,其中具有代表性的就是氯离子在混凝土中的扩散.目前对氯离子在混凝土中扩散系数模型研究较多,包括宏观尺度的Fick第一和第二定律[1]、细观尺度下的复合材料理论[2]以及微观尺度下的多孔介质理论[3]等.混凝土作为多孔材料,在宏观、细观和微观结构中都具有复杂的多孔性质,根据扩散通道孔径大小和质点自由程比值的不同,扩散可分为Fick扩散、过渡扩散和努森扩散等[4],氯离子在混凝土中的扩散可能是多种不同类型的扩散共同作用的结果；另一方面,受到观测尺度的影响,孔径差别很大的孔结构体系可能需要 “线”、“面”或“体”等多个维度共同表征,所以细化研究不同孔径的孔结构和氯离子扩散系数的关系显得尤为必要.
分形理论是描述自然界中诸如海岸线长度、固体内部孔洞等复杂非线性系统“局部”和“整体”自相似现象的理论.传统的欧式几何认为,空间维度的分布是离散的点,不同维度之间不存在新的维度；但是分形理论认为,空间的维度分布应是连续的,可能会出现小数形式的维度.分形维数正是描述研究对象所处维度的参数,分形维数越高,说明研究对象的复杂程度就越高.已有的研究表明,混凝土内部孔结构,包括孔体积、孔表面积以及孔轴线均可用分形理论阐述,并可通过利用对压汞数据取双对数的方法,计算得到混凝土中孔体积、孔表面积以及孔轴线的分形维数[5].目前,已经有研究者研究孔结构分形现象和离子扩散系数之间的关系[6],但细化研究不同孔径孔洞的分形现象和氯离子扩散之间关系的研究却鲜有报道.
1 原材料和试验
1.1 原材料
水泥：取自南宁某水泥生产企业的P.O 42.5R普通硅酸盐水泥；粗骨料采用南宁产的石灰石碎石,5～20 mm,连续级配；细骨料采用钦州河砂,表观密度为2 650 kg/m3,细度模数为2.58；粉煤灰：取自广西田东某电厂,表观密度为2 520 kg/m3,比表面积为425 m2/kg,符合Ⅰ级粉煤灰分级标准；磨细矿渣：取自广西某混凝土公司,表观密度为2 880 kg/m3,比表面积为428 m2/kg；实验用水采用去离子水；减水剂采用西卡聚羧酸系高效减水剂,固含量为20%（质量分数,下同）,密度为1.074 g/mL,pH值为7.1.主要原材料的化学组分见表1.
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