一种混凝土氯离子扩散系数模型及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种混凝土氯离子扩散系数模型及其应用，混凝土氯离子扩散系数模型包括公式Ⅰ：公式Ⅱ：D

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土氯离子扩散系数模型及其应用


[0001]本专利技术涉及一种混凝土氯离子扩散系数模型及其应用，属于工业材料制备


技术介绍

[0002]随着对海洋资源开发的不断深入，我国建造了大批的海港码头、跨海大桥、沉管隧道等海洋基础设施，随之而来的构筑物耐久性问题备受关注，当海洋环境中的氯离子渗透到混凝土内部，会破坏钢筋表面钝化膜，从而导致钢筋锈蚀，严重降低构筑物的使用寿命和安全性。海洋环境下混凝土强度及抗氯离子渗透性能是承载力设计及耐久性设计重点考虑的内容，当选定混凝土原材料时，为提升其抗氯离子渗透性能，较为普遍做法为提升混凝土强度等级，随着混凝土强度等级提升，其内部密实度增加，抗氯离子渗透性能随之提升，这一做法虽能兼顾耐久性设计，但依靠提升混凝土抗压强度来满足混凝土抗氯离子扩散系数配制值要求做法，不仅增加了施工成本，且对资源也是一种极大消耗；
[0003]关于混凝土氯离子扩散系数定量化设计也有相应的规范参考，其中《海港工程混凝土材料与结构耐久性定量设计规范》(DB45/T 1828
‑
2018)中从原材料、水胶比、矿物掺合料掺量等方面提出了设计模型，该规范通过赋予混凝土氯离子扩散系数设计值保证率系数，得到混凝土氯离子扩散系数配制值，混凝土氯离子扩散系数配制值小于混凝土氯离子扩散系数设计值，从而在一定程度上减小生产过程中各因素变化对混凝土抗渗透性能的扰动，使混凝土构件满足其耐久性设计要求，该做法虽然同时兼顾了混凝土强度和耐久性，但混凝土配置值与混凝土设计值之间差距需通过提升混凝土抗压强度来弥补，即满足混凝土配制值配合比胶材用量高于满足混凝土设计配合比胶材用量，该种做法使得混凝土强度富裕增加，无疑增加了混凝土生产成本、增加了工程投入；
[0004]当混凝土配合比确定以后，混凝土生产过程中搅拌方式对其宏观性能及微观结构必然有很大影响，混凝土传统搅拌机因自身设计缺陷问题，越靠近搅拌轴搅拌速度越低，出现低效率搅拌区，易造成混凝土微观团聚现象，微观不匀质现象对混凝土工作性能、强度、耐久性等均有不利影响。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术的第一个目的在于提供一种混凝土氯离子扩散系数模型，该模型揭露了混凝土制备过程中的振动搅拌时间和混凝土氯离子扩散系数的关系，使用该模型获得定量数据，用于混凝土制备过程中的振动搅拌调整，任何的制备工艺和任何的混凝土原料配合比为基础均可适用，均能稳定地获得具有良好抗氯离子渗透性能的混凝土。
[0006]本专利技术的第二个目的在于提供一种混凝土氯离子扩散系数模型的应用，通过该模型获得搅拌时间t值，进行其中振动搅拌步骤的调整，因此在任何的制备工艺中均可得到混凝土制备工艺下最优抗氯离子渗透性能的混凝土。
[0007]实现本专利技术的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：一种混凝土氯离子扩散系数模型，混凝土氯离子扩散系数模型包括公式Ⅰ：公式Ⅱ：D
0,p
≤D0‑
1.645σ
D
和公式Ⅲ：D0’
≤D
0,p
；
[0008]其中，D0’
为振动搅拌后的混凝土氯离子扩散系数上限值；D0为初始的混凝土氯离子扩散系数上限值；t为振动搅拌时间；a、b、c均为常数；D
0,p
为氯离子扩散系数配制值；σ
D
为氯离子扩散系数的标准差。
[0009]实现本专利技术的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：一种混凝土氯离子扩散系数模型的应用，以混凝土氯离子扩散系数模型获得t值；
[0010]混凝土氯离子扩散系数模型包括公式Ⅰ：公式Ⅱ：D
0,p
≤D0‑
1.645σ
D
和公式Ⅲ：D0’
≤D
0,p
；
[0011]其中，D0’
为振动搅拌后的混凝土氯离子扩散系数上限值；D0为初始的混凝土氯离子扩散系数上限值；t为振动搅拌时间；a、b、c为常数；D
0,p
为氯离子扩散系数配制值；σ
D
为氯离子扩散系数的标准差；
[0012]在混凝土的制备过程中，以t作为时间条件下，对混凝土混合料进行振动搅拌，得到最优抗氯离子渗透性能的混凝土。
[0013]进一步地，包括步骤：
[0014]S1：获得至少三组不同振动搅拌时间条件下制备的混凝土氯离子扩散系数，根据二阶多项式回归数学模型，得到公式Ⅰ：D0’
为振动搅拌后的混凝土氯离子扩散系数上限值；D0为初始的混凝土氯离子扩散系数上限值；t为振动搅拌时间；a、b、c均为常数；
[0015]S2：根据公式Ⅱ：D
0,p
≤D0‑
1.645σ
D
计算氯离子扩散系数配制值D
0,p
，σ
D
为氯离子扩散系数的标准差；
[0016]S3：根据公式Ⅲ：D0’
≤D
0,p
计算t值；
[0017]S4：在混凝土的制备过程中，以t作为时间条件下，对混凝土混合料进行振动搅拌，得到最优抗氯离子渗透性能的混凝土。
[0018]进一步地，D0’
为振动搅拌后的混凝土养护28d龄期的氯离子扩散系数上限值。
[0019]进一步地，S1中，至少三组不同振动搅拌时间条件为55
‑
185s。
[0020]进一步地，S1中，制备的混凝土试件尺寸为Φ100mm
×
200mm。
[0021]进一步地，S1中，依据初始的混凝土配合比得到初始的混凝土氯离子扩散系数上限值D0。
[0022]进一步地，S2中，σ
D
＝δ
D
D0，δ
D
为氯离子扩散系数的变异系数。
[0023]进一步地，S3中，若计算不能得到t值，则提升混凝土抗压强度5
‑
10MPa并依据抗压强度调整混凝土的成分，重复步骤S1和S3，至得到t值。
[0024]进一步地，S1和S4中，振动搅拌的条件为：以容量为60L双轴14叶片搅拌机对混凝土混合料进行振动搅拌；搅拌机的振动输入功率为3KW、搅拌功率为4KW。
50082
‑
2009)中快速氯离子迁移系数法(简称RCM法)，检测D0’
；
[0039]D0为依据初始的混凝土配合比得到初始的混凝土氯离子扩散系数上限值；
[0040]t为振动搅拌时间；
[0041]a、b、c均为常数；
[0042]S2：根据公式Ⅱ：D
0,p
≤D0‑
1.645σ
D
结合《海港工程混凝土材料与结构耐久性定量设计规范》(DB 45/T 1828
‑
2018)计算氯离子扩散系数配制值D
0,p
，σ
D
为氯离子扩散系数的标准差，σ
D
＝δ
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混凝土氯离子扩散系数模型，其特征在于，所述混凝土氯离子扩散系数模型包括公式Ⅰ：公式Ⅱ：D
0,p
≤D0‑
1.645σ
D
和公式Ⅲ：D0’
≤D
0,p
；其中，D0’
为振动搅拌后的混凝土氯离子扩散系数上限值；D0为初始的混凝土氯离子扩散系数上限值；t为振动搅拌时间；a、b、c均为常数；D
0,p
为氯离子扩散系数配制值；σ
D
为氯离子扩散系数的标准差。2.一种混凝土氯离子扩散系数模型的应用，其特征在于，以混凝土氯离子扩散系数模型获得t值；所述混凝土氯离子扩散系数模型包括公式Ⅰ：公式Ⅱ：D
0,p
≤D0‑
1.645σ
D
和公式Ⅲ：D0’
≤D
0,p
；其中，D0’
为振动搅拌后的混凝土氯离子扩散系数上限值；D0为初始的混凝土氯离子扩散系数上限值；t为振动搅拌时间；a、b、c为常数；D
0,p
为氯离子扩散系数配制值；σ
D
为氯离子扩散系数的标准差；在混凝土的制备过程中，以t作为时间条件下，对混凝土混合料进行振动搅拌，得到最优抗氯离子渗透性能的混凝土。3.如权利要求2所述的混凝土氯离子扩散系数模型的应用，其特征在于包括步骤：S1：获得至少三组不同振动搅拌时间条件下制备的混凝土氯离子扩散系数，根据二阶多项式回归数学模型，得到公式Ⅰ：D0’
为振动搅拌后的混凝土氯离子扩散系数上限值；D0为初始的混凝土氯离子扩散系数上限值；t为振动搅拌时间；a、b、c均为常数；S2：根据公式Ⅱ：D
0,p
≤D0‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁平祥，赵家琦，范志宏，杨海成，石拓，许艳平，
申请(专利权)人：中交四航工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：