海洋氯離子環(huán)境中混凝土結(jié)構(gòu)耐久性損傷和提高措施

黃 楊,鄭善善,韋春曉

(北部灣大學(xué)建筑工程學(xué)院,廣西 欽州 535011)

約占地球表面71%的海洋是人類重要的生活和生產(chǎn)活動空間。在海洋資源開發(fā)利用需求不斷增長的背景下,我國海洋工程項目總量不斷增加。因混凝土結(jié)構(gòu)有較好的整體性和可塑性,且具有取材便利、成本低、應(yīng)用場景廣泛等諸多優(yōu)點,是海洋工程中極為常見的結(jié)構(gòu)形式。由于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部具有一定的孔隙,工作中常伴有裂縫擴展,因此海洋中的氯離子等有害物質(zhì)較容易侵入混凝土內(nèi)部,并對其造成危害。在海洋環(huán)境諸多不利條件中,氯離子對混凝土結(jié)構(gòu)影響最為嚴(yán)重。氯離子侵蝕會引發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋的銹蝕,是混凝土結(jié)構(gòu)性能退化的主要原因之一[1]。海洋工程中的混凝土結(jié)構(gòu)多為裸露工作,需要應(yīng)對更為復(fù)雜且惡劣的自然條件[2-3],相較于有保護(hù)的結(jié)構(gòu),其更容易發(fā)生鋼筋銹蝕和混凝土劣化[4]。氯離子對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性影響嚴(yán)重,很多海洋環(huán)境中使用的混凝土結(jié)構(gòu)在未達(dá)到設(shè)計服役期就提前發(fā)生了較為嚴(yán)重的損壞而失效,因而造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。被氯離子侵蝕的混凝土結(jié)構(gòu)可以通過技術(shù)手段進(jìn)行修復(fù),但修復(fù)成本很昂貴。為提高混凝土結(jié)構(gòu)在海洋環(huán)境中的耐久性,采取有效阻止鋼筋銹蝕的措施受到了研究人員的關(guān)注[5-13]。本文就海洋氯離子環(huán)境的分類、氯離子在混凝土結(jié)構(gòu)中的存在形態(tài)和擴散理論、氯離子對混凝土結(jié)構(gòu)的危害和耐久性提高措施4 個方面進(jìn)行闡述,希望對海洋工程設(shè)計和施工中消除氯離子影響有所幫助。

1 海洋氯離子環(huán)境分類

海洋工程的服役環(huán)境可分為海水環(huán)境(包含潮差區(qū)、全浸區(qū))、大氣環(huán)境(包含大氣區(qū)、飛濺區(qū))和海土環(huán)境。不同區(qū)域因氯離子含量、含氧量和海洋生物的不同,會對鋼材銹蝕速度產(chǎn)生不同的影響,見圖1。

圖1 鋼材在海洋環(huán)境下的銹蝕速度[14]

1.1 海水環(huán)境

天然海水pH 略大于7,呈弱堿性,含鹽量較高,鹽度值平均約為35‰[14]。其鹽度值隨緯度和海水深度的不同,以及晝夜交替和季節(jié)變化有小幅規(guī)律性變化[15]。天然海水中的鹽類構(gòu)成相對穩(wěn)定,主要成分見圖2[16]。每千克海水氯化物的含量超過30 g,占總鹽重量的87%以上;氯離子含量超過19 g,占總鹽重量的55%以上,見圖3。鋼材的銹蝕需要氧的參與,海水中的含氧量一般隨著深度的增加而減少,缺氧環(huán)境鋼材銹蝕會受到抑制,甚至停止。

圖2 天然海水主要鹽類構(gòu)成及含量[16]

圖3 天然海水的主要離子含量

1.2 大氣環(huán)境

海洋附近的大氣中含氧量豐富,且含有較多的氯離子。大氣中的氯離子存在于鹽霧的鹽核中,鹽霧由海面附近大小為0.1～20 μm 的微小液滴經(jīng)過蒸發(fā)、混拼將鹽核帶入大氣中形成[17-18]。海面附近的氣流可將鹽霧送達(dá)2 000 多米的高空區(qū)域。在重力作用下,顆粒較大的霧滴降幅較快,水平漂移較短距離就會落回海里;較小的霧滴可隨風(fēng)向近海的陸地或更遠(yuǎn)的陸地漂移,沉落到地表。海洋上空的鹽霧含量較高,在氣流作用下將有約1/10 的鹽霧被攜帶到陸地[16],氣流每年向陸地輸送鹽核量高達(dá)2.72×1010噸[17]。鹽霧將導(dǎo)致海洋上空和近海區(qū)域的大氣中都含有氯離子,氯離子濃度從海岸向內(nèi)陸方向隨距離的增加逐漸降低[19]。在鹽霧的作用下,近海區(qū)域的建筑物外表面能檢測到氯離子[20],受鹽霧影響,建筑物外表面的背風(fēng)面和缺少雨水沖刷的陰面區(qū)域氯離子濃度會略高[21]。

1.3 海土環(huán)境

在海水浸漬作用下,海土具有高含鹽量和低電阻率的特點,含有大量的氯離子,相比陸地土壤有更強的腐蝕性。按照海平面位置,將海土分為濱海鹽土、潮間土和海底土,見圖4[21]。濱海鹽土受到海水滲入影響,含有較多的鹽分,由液、固、氣三相組成;海底土常年被海水覆蓋,處于飽和或浸濕狀態(tài),由液、固兩相組成;潮間土因潮位變化而周期性被海水浸沒,因此其特性介于濱海鹽土和海底土之間[22]。

圖4 海土分類[21]

潮間土淺層土壤因常與大氣接觸,含氧量充足。海底土雖然常年被海水浸沒,但淺海海土區(qū)域的海水中會含有較多的溶解氧,深海海土區(qū)域的海水反之。由于含氧量濃度差的原因,也會發(fā)生電化學(xué)腐蝕效應(yīng),不利于混凝土的結(jié)構(gòu)安全。

1.4 海洋氯離子環(huán)境類別

混凝土結(jié)構(gòu)在海洋氯化物環(huán)境下,受氯離子侵蝕導(dǎo)致鋼筋銹蝕。鋼筋銹蝕的發(fā)生需具備氧和水的供給。處于缺氧狀態(tài)的區(qū)域,鋼筋的銹蝕會極為緩慢甚至停止;氧和水充足的環(huán)境鋼筋銹蝕發(fā)生最為嚴(yán)重,如潮汐區(qū)和浪濺區(qū)。影響氯離子含量的因素還包括溫度和濃度。由此將海洋氯化物環(huán)境劃分為6 個類別,見表1。

表1 海洋氯離子環(huán)境類別[12,23]

2 氯離子在混凝土結(jié)構(gòu)中的存在形態(tài)和擴散理論

2.1 氯離子在混凝土中的存在形態(tài)

氯離子一般有原料夾帶和從外部環(huán)境侵入兩種方式進(jìn)入混凝土結(jié)構(gòu)[24]。原料中的氯離子總量因受到規(guī)范控制,對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性影響較小;因而外部環(huán)境侵入混凝土內(nèi)部的氯離子是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要原因,其在混凝土結(jié)構(gòu)中的濃度與外部環(huán)境因素(氯離子濃度、溫度、濕度和其他作用因素等)、混凝土自身內(nèi)部因素(混凝土強度、材料選擇、配合比和施工工藝等)、作用時間等有直接關(guān)系。

環(huán)境中的氯離子是在界面壓力差、濃度差和其他因素耦合作用下,以孔隙水為載體,從外部環(huán)境侵入混凝土內(nèi)部。當(dāng)氯離子進(jìn)入混凝土內(nèi)部后,又通過毛細(xì)作用、擴散、滲透和電位遷移等形式向鋼筋方向運動[4]。馬昆林等[25]和Yuan等[26]認(rèn)為外部氯離子侵入混凝土內(nèi)部后一般以三種形式存在:第一種是參與到水泥化學(xué)反應(yīng)中,通過化學(xué)鍵和其他元素結(jié)合在一起生成Friede鹽;第二種是被吸附到水泥膠凝材料的水化產(chǎn)物中,其受到范德華力約束,約束力相對較弱,容易變成游離狀態(tài);第三種是以游離的形式存在于混凝土的孔溶液里,基本不受約束力的作用,這部分游離形式的氯離子可以到達(dá)鋼筋表面,引發(fā)鋼筋銹蝕,見圖5。

圖5 鋼筋銹蝕的混凝土構(gòu)件

2.2 氯離子在混凝土中的擴散理論

氯離子擴散系數(shù)是衡量氯離子在混凝土內(nèi)部的遷移狀態(tài)的重要指標(biāo)。當(dāng)忽略游離氯離子與混凝土發(fā)生反應(yīng),并假設(shè)混凝土為各向同性和氯離子擴散系數(shù)恒定時,可用Fick 第二定律建立理論模型[27-28]:

式中,C 為氯離子濃度,%;D 為氯離子擴散系數(shù),m2/s;x 為距離混凝土表面的距離,m;t 為時間,a。

在時間為t 時,有x= 0 和x=∞時的邊界條件:

時間t=0 時初始條件:

將式(2)—(4)代入式(1),可得到式(1)的解。

式中,Cs為表面氯離子濃度,%;C0為混凝土內(nèi)初始氯離子濃度,%;erf 為誤差函數(shù)。

隨著混凝土齡期的增加,氯離子擴散系數(shù)會降低,考慮氯離子擴散系數(shù)的時間依賴性,引入有效擴散系數(shù)Dt[29]替代式(5)的D,得到式(6),用于確定氯離子擴散模型。

式中,Dt為考慮時間依賴性的氯離子有效擴散系數(shù),m2/s;D0為不考慮時間依賴性的氯離子擴散系數(shù),m2/s;t0為相對于D0的時間,a;α 為影響系數(shù)。

余紅發(fā)等[30]在考慮混凝土的氯離子結(jié)合能力、氯離子擴散系數(shù)的時間依賴性和混凝土結(jié)構(gòu)微缺陷的影響,得到式(8)。該式能計算出侵入混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的氯離子濃度,用以評估混凝土結(jié)構(gòu)的剩余壽命,以及指導(dǎo)混凝土的耐久性設(shè)計[31-32]。

式中,K 為混凝土氯離子擴散性能的劣化效應(yīng)系數(shù);R 為離子的結(jié)合系數(shù)。

3 氯離子對混凝土結(jié)構(gòu)的危害

3.1 鋼筋銹蝕和混凝土結(jié)構(gòu)開裂

在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部,pH 一般大于12.5,為堿性環(huán)境,鋼筋表面將生成鈍化膜。當(dāng)外部環(huán)境中的氯離子侵入混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部后,混凝土內(nèi)部pH會降低[33]。當(dāng)在鋼筋表面的氯離子濃度積累量超過臨界值時,將導(dǎo)致鋼筋表面的鈍化膜被破壞,鋼筋局部活化將發(fā)生點蝕。隨著pH 持續(xù)降低,鋼筋致銹氯離子臨界值也會降低[34],銹蝕情況越發(fā)嚴(yán)重[35]。在銹蝕條件充足的情況下,鋼筋銹蝕后的產(chǎn)物會脹裂混凝土保護(hù)層,混凝土表層開始出現(xiàn)裂縫,并發(fā)生脫落(見圖6)。

圖6 鋼筋銹蝕過程

鋼筋在氯離子的作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成溶于水的FeCl2,遇到OH-會反應(yīng)生成Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀,見式(9)—式(11)。

鋼筋表面的氯離子并沒有因參與鋼筋銹蝕而被消耗,而是起催化、去極化和導(dǎo)電作用,游離形式的氯離子繼續(xù)催化鋼筋銹蝕的發(fā)生。當(dāng)銹蝕環(huán)境充足時,氯離子引起的鋼筋銹蝕逆轉(zhuǎn)的可能性很小。鋼筋的銹蝕產(chǎn)物是鋼筋原始體積的數(shù)倍,體積的變大會使銹蝕鋼筋周邊混凝土內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)其超過混凝土的抗拉強度時,混凝土保護(hù)層出現(xiàn)裂縫[36-37]。在表層開裂后的混凝土結(jié)構(gòu)中氯離子將獲得更多的通路,加速氯離子在混凝土內(nèi)部的擴張[38-40]。離子侵入混凝土內(nèi)部的不均勻分布造成濃差,引起宏電池和微電池效應(yīng),將進(jìn)一步加劇銹蝕的發(fā)生[41-42]。

3.2 力學(xué)性能退化

鋼筋銹蝕發(fā)生后有效受力截面面積減少,鋼筋屈服強度、極限強度、極限應(yīng)變均發(fā)生退化,屈服平臺縮短直至消失[43],承載能力和延性性能出現(xiàn)下降現(xiàn)象。隨著混凝土表面裂縫增多并變寬,會導(dǎo)致鋼筋和混凝土之間的黏結(jié)力下降,鋼筋和混凝土的工作性能受到破壞[44]。結(jié)構(gòu)的延性也隨之降低。姜超等[45]對混凝土小梁的研究結(jié)果表明:隨著鋼筋銹蝕率的增加,混凝土構(gòu)件破壞模式也將發(fā)生根本性的改變,安全系數(shù)會降低。

在氯離子環(huán)境中,鋼筋在多工況的耦合作用下會提高氯離子擴散速度,鋼筋銹蝕速率也隨之升高[46]。陳士龍等[47]和陸春華等[48]研究發(fā)現(xiàn)混凝土強度以及鋼筋混凝土構(gòu)件上的裂縫和拉應(yīng)力將加快氯離子的擴散速度。金偉良等[49]通過持續(xù)荷載與氯鹽作用下鋼筋混凝土梁力學(xué)性能試驗發(fā)現(xiàn),持續(xù)荷載作用影響構(gòu)件中氯離子的分布,氯離子濃度在同一深度處表現(xiàn)為隨荷載增加而增大,鋼筋的銹蝕率也隨著荷載的增加而增大,結(jié)構(gòu)加劇破壞。

3.3 混凝土結(jié)構(gòu)壽命降低

氯離子侵蝕引發(fā)鋼筋銹蝕,導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)耐久性降低和使用壽命大幅縮減。氯離子侵蝕是混凝土結(jié)構(gòu)失效的主要原因之一。胡玲等[50]和蔣瓊明[51]將氯離子環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)壽命全過程劃分為多個階段,包括銹蝕引發(fā)期、銹蝕發(fā)展期和銹蝕破壞期,見圖7。銹蝕引發(fā)期所歷經(jīng)時長(鋼筋周邊積累的氯離子濃度達(dá)到銹蝕臨界值所需時長)相對較為漫長,一般與混凝土密度、水膠比和孔隙率成反比,與保護(hù)層厚度和外部氯離子濃度成正比,這個時期常用來確定混凝土結(jié)構(gòu)的壽命,在這個時期混凝土結(jié)構(gòu)處于正常使用狀態(tài);T1—T4 這個階段相對要短很多,氯離子引發(fā)的銹蝕一旦開始,如不及時修復(fù),混凝土表面開裂和脫落現(xiàn)象會很快到來,結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài),最終會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。

圖7 混凝土結(jié)構(gòu)壽命全過程

4 提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的措施

氯離子對混凝土結(jié)構(gòu)的危害非常嚴(yán)重,對新建工程采取有效的防護(hù)措施,以及對受氯離子侵蝕的既有工程采取有效的修復(fù)措施,可以提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性并延長其使用壽命。

4.1 預(yù)防措施

在設(shè)計和施工階段選擇合理的防護(hù)措施,可有效降低后期運維階段的成本。控制拌合物中氯離子濃度是必要的技術(shù)措施。為提高海洋氯離子環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性,應(yīng)根據(jù)環(huán)境類別設(shè)置最低混凝土強度設(shè)計值、膠水比等參數(shù),以控制密實度和改善空隙結(jié)構(gòu)[52],以及采取減緩或降低鋼筋銹蝕發(fā)生的其他措施。

4.1.1 調(diào)整水膠比和加入摻合料

張躍等[53]的研究表明混凝土水膠比的降低會使氯離子擴散系數(shù)下降。王藝霖等[54]也通過實驗證明,低水膠比的混凝土結(jié)構(gòu)具有更強的抵抗氯離子滲透的能力,同時指出摻入礦粉可以降低氯離子擴散系數(shù)。

朱戰(zhàn)偉等[55]提出單摻粉煤灰、復(fù)摻粉煤灰和礦粉可以在一定范圍內(nèi)提升鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗?jié)B透性能,復(fù)摻效果要優(yōu)于單摻。蔣林華[56-57]通過試驗證明了粉煤灰和礦渣能夠提高混凝土結(jié)構(gòu)抗氯離子滲透和擴散的能力,同時發(fā)現(xiàn)硅粉、偏高嶺土和稻殼灰也具有降低氯離子擴散系數(shù)的作用。胡瑾等[58]的研究表明石灰石粉的摻量為10%時,降低氯離子擴散系數(shù)的效果最佳。

4.1.2 添加劑的使用

李丹等[59]指出引氣劑的使用可以使混凝土內(nèi)部形成多氣囊結(jié)構(gòu)。混凝土內(nèi)部形成有較小的直徑且分布均勻的氣泡,能有效切斷孔道的連通性,從而抑制氯離子的擴散。研究表明,5%左右的含氣量具備較好地抵抗氯離子擴散的能力。郭大衛(wèi)等[60]的研究證明適當(dāng)摻量的引氣劑能有效地改善水泥漿體的抗氯離子滲透性能,當(dāng)引氣劑摻量為0.06%時,氯離子擴散系數(shù)可下降60.5%。

Ormellese 等[61]指出鋼筋阻銹劑是經(jīng)濟有效地控制鋼筋銹蝕的方式之一。常見的阻銹劑有陽極型阻銹劑、陰極型阻銹劑和復(fù)合型阻銹劑三種形式[62]。王成平等[63]通過對內(nèi)摻C4H11NO(又稱CN)和Ca(NO2)2(又稱CAN)兩種阻銹劑的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行耐久性實驗,得出內(nèi)摻CN 型阻銹劑對提高混凝土耐久性能起到更好的效果。林鑫源等[64]通過在含氯離子的混凝土中摻入陰極型阻銹劑(BTA、DMEA)實驗,證明了陰極型阻銹劑對試件中的鋼筋銹蝕情況有較大的改善。李新新等[65]制備了由葡萄糖酸鈉(0.05%)、鉬酸銨(0.1%)、二乙醇單異丙醇胺(0.1%)組成的復(fù)合阻銹劑,并證明其具有與亞硝酸鈣相當(dāng)?shù)淖桎P效果,且具有提高混凝土強度和抵抗氯離子滲透的性能。

4.1.3 阻隔措施

混凝土保護(hù)層具有一定阻擋環(huán)境中的氯離子侵入的作用[66]。余紅發(fā)等[32]建立理論模型研究表明,通過保護(hù)層厚度的增加,可有效地延長混凝土結(jié)構(gòu)在氯離子環(huán)境中的使用壽命。除此之外,通過在混凝土表面涂層和硅烷浸漬工藝,也可以有效隔離環(huán)境中的氯離子侵入混凝土結(jié)構(gòu)。

楊蘋等[67]和張宏等[68]的研究表明,混凝土表面涂層可以在混凝土表面和外部環(huán)境之間形成隔離層,能夠有效抵御或減緩氯離子等有害成分的侵入。李克非等[69]指出將硅烷液態(tài)憎水劑滲入混凝土毛細(xì)孔中,生成憎水的網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu),能隔離外部水溶性侵蝕介質(zhì)的侵入。表面涂層和硅烷浸泡在海洋工程上應(yīng)用較為廣泛[70-71]。

為防止氯離子到達(dá)鋼筋處引起的鋼筋銹蝕,還可以采用環(huán)氧涂層鋼筋代替普通鋼筋的方案。文獻(xiàn)[72-74]通過實驗方法對環(huán)氧涂層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,表明通過環(huán)氧涂層鋼筋的使用可以有效地預(yù)防鋼筋在氯離子環(huán)境下的銹蝕,可顯著改善鋼筋的劣化現(xiàn)象,起到提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的作用。

4.2 修復(fù)方法

修復(fù)氯鹽侵蝕的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件,現(xiàn)有的方法主要有構(gòu)件整體替換、表面局部修復(fù)、電化學(xué)脫鹽等方法[75]。前兩種為有損修復(fù)方式,而電化學(xué)脫鹽為無損的修復(fù)方式。

4.2.1 有損修復(fù)方法

構(gòu)件整體替換和表面局部修復(fù)屬于有損修復(fù)方法。構(gòu)件整體替換所消耗的工時較多,拆除和安裝不當(dāng)?shù)脑拰υY(jié)構(gòu)都將產(chǎn)生不可恢復(fù)的損傷,在實施過程中需要計算結(jié)構(gòu)受力,并需配合充足的支撐措施進(jìn)行保護(hù),適用于氯離子侵蝕嚴(yán)重并造成嚴(yán)重破壞的構(gòu)件修復(fù),對局部修復(fù)或者氯離子侵入不深的混凝土構(gòu)件不適用。表面局部修復(fù)需要對被侵蝕的混凝土表面進(jìn)行剔鑿,用修復(fù)劑進(jìn)行表面處理,但是在修復(fù)后會因為混凝土中的氯離子濃度差異形成宏電池效應(yīng)[76],處理不當(dāng)反而會加快鋼筋銹蝕的發(fā)生[77]。

4.2.2 無損修復(fù)方法

電化學(xué)脫鹽是在混凝土結(jié)構(gòu)外部設(shè)置電化學(xué)裝置[78],包括電源、外部臨時輔助陽極和堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境,通過導(dǎo)線和混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的鋼筋連為通路,見圖8。

圖8 電化學(xué)脫鹽原理

該方法通過在混凝土構(gòu)件外部設(shè)置臨時陽極和電遷移技術(shù)無損修復(fù)受氯鹽侵蝕的混凝土構(gòu)件,可在較短的修復(fù)周期內(nèi)有效地降低混凝土的氯離子含量[79],并能消除氯離子濃度差異引起的宏電池效應(yīng)[80],具有修復(fù)周期短、相對成本低和微破損混凝土構(gòu)件的特點[81]。文獻(xiàn)[82-85]表明,通過電化學(xué)脫鹽技術(shù)修復(fù)的混凝土結(jié)構(gòu)可以有效地恢復(fù)原有的性能。合理地選擇電化學(xué)參數(shù)可將侵入混凝土內(nèi)部的氯離子有效地排出[86],有助于鋼筋表面鈍化膜恢復(fù)。但并非所有的情況都適用該方法,張軍等[87]通過實驗發(fā)現(xiàn)電化學(xué)脫鹽對處理被包裹在鋼筋籠內(nèi)的氯離子遷移效率不佳,并指出如果通電參數(shù)選取較大,將影響混凝土結(jié)構(gòu)承載能力,會產(chǎn)生延性退化現(xiàn)象。

在選擇對氯離子污染的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)的方法時,應(yīng)綜合考慮構(gòu)件的實際情況和造價等因素,選擇最為適合的方案。為了避免修復(fù)后的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件被氯離子再次侵入,可將混凝土表面進(jìn)行涂層封閉,進(jìn)一步提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

5 總結(jié)和展望

在海洋環(huán)境中,氯離子的危害無法避免,海水環(huán)境、大氣環(huán)境和海土環(huán)境都存在大量的氯離子,混凝土結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重危害,影響結(jié)構(gòu)耐久性和使用壽命。在研究氯離子侵蝕混凝土結(jié)構(gòu)時,研究人員以Fick 第二定律為基礎(chǔ)構(gòu)建理論模型,經(jīng)修正可對混凝土壽命的預(yù)測提供一定依據(jù)。為緩解氯離子對混凝土結(jié)構(gòu)侵蝕的危害,提高混凝土結(jié)構(gòu)的密實度,用于抵抗氯離子在混凝土結(jié)構(gòu)中的擴散是工程中常用的方法。增加保護(hù)層厚度、噴涂涂層、硅烷浸漬和使用環(huán)氧涂層鋼筋等方式也是有效降低氯離子危害的技術(shù)措施。在對被氯離子侵蝕建筑進(jìn)行修復(fù)時,采用無損的電化學(xué)脫鹽方法可以得到較好的除氯效果,但是這種方法在使用時會受到環(huán)境因素和自身結(jié)構(gòu)因素的影響。

當(dāng)前氯離子在混凝土結(jié)構(gòu)中的擴散理論模型依舊存在考慮因素不夠全面、對不利變量因素的耦合作用研究相對較少、實際工程應(yīng)用價值有限等情況。在設(shè)計和施工階段抵抗氯離子侵蝕的可用技術(shù)也不多,現(xiàn)有的技術(shù)措施并沒有能夠徹底地消除氯離子的危害,因而還需要更進(jìn)一步的研究。修復(fù)氯離子侵蝕建筑物的方法相對復(fù)雜且都存在限定性。全面提高混凝土結(jié)構(gòu)在海洋氯離子環(huán)境中的耐久性,仍需進(jìn)行更多更深入的研究工作,包括新材料、新工藝的探索,以及多工況、多不利因素耦合作用研究等。