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由于地下结构施工条件复杂,地下钢筋混凝土结构在形成期常具有初始损伤,此外,在结构服役期因荷载作用、不均匀沉降等因素可能导致其它裂缝的产生。初始损伤和裂缝的存在,为氯离子等侵蚀性介质的扩散提供便捷通道,因此将进一步加速氯离子的扩散,从而使钢筋混凝土的腐蚀劣化加剧,缩短了混凝土结构的使用寿命。硫酸根离子的存在不仅劣化混凝土材料性能,同时影响氯离子在带裂缝混凝土中的扩散。而目前对硫酸盐影响下氯离子在带裂缝混凝土中扩散规律的研究较少。从而本文以氯离子、氯离子与硫酸根离子侵蚀下带缝混凝土内氯离子浓度含量分布为主要研究对象,设计微裂缝制作方案,以理论分析及试验相结合的方式研究裂缝宽度、时间以及硫酸根离子对氯离子扩散的影响。本文的主要研究内容如下: (1)根据氯离子含量的分布,研究裂缝宽度、侵蚀时间及硫酸根离子对带裂缝混凝土中氯离子扩散规律的影响。初步得到如下结论得到结论:裂缝宽度越宽,氯离子含量(总氯离子及自由氯离子)越高及氯离子临界扩散深度越深,其次是裂缝越宽裂缝影响区域越大。侵蚀时间越长,氯离子含量越高,氯离子临界扩散深度越深。硫酸根离子的侵入导致了混凝土中氯离子含量降低,随着侵蚀时间的延长,裂缝影响区越小,最后氯离子在带裂缝混凝土中浓度分布规律和完好混凝土一致,为一维扩散,但其溶度分布小于单一氯盐侵蚀下的溶度分布。地铁管片结构所使用的高强混凝土抗氯离子侵蚀能力强于普通混凝土。 (2)研究了结合氯离子含量和自由氯离子含量之间关系及氯离子的结合能力。根据在单一氯盐侵蚀下以及氯盐与硫酸盐混合溶液的侵蚀下混凝土中自由氯离子含量及结合氯离子含量分布,得出在单一氯盐侵蚀下自由氯离子的含量与结合氯离子的含量线性相关性较好,混合溶液侵蚀下两者之间的相关性较差。氯离子结合能力与侵蚀时间及裂缝宽度之间没有明显的规律,在混合溶液侵蚀下混凝土中氯离子结合能力的分布明显小于在单一氯盐侵蚀下混凝土中氯离子结合能力的分布。 (3)通过测定经不同浓度的硫酸盐侵蚀一定时间节点后的混凝土试件的电通量,研究硫酸盐侵蚀下混凝土试件抗氯离子扩散能力。研究发现硫酸根离子的存在增强了混凝土的抗氯离子的扩散能力,并随侵蚀时间延长及侵蚀浓度增加而增强。 (4)通过X射线衍射(XRD)定性的分析硫酸盐影响下氯离子在混凝土扩散过程中固态物相的改变。通过对比物相峰值的变化,分析得出以下几个规律:结合氯离子的含量随着侵蚀时间的延长而增大;相同的深度离裂缝越近的区域结合氯离子含量越高;高强混凝土中的结合氯离子含量比普通混凝土中结合氯离子含量低;硫酸根离子的存在降低了结合氯离子的含量。 (5)理论的研究了氯离子在混凝土中的扩散机理,分析各个因素对氯离子扩散的影响,总结出硫酸盐侵蚀下混凝土在带裂缝混凝土内扩散方程。