摘要：氯鹽腐蝕是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)破壞的最主要因素之一。氯離子在混凝土中的傳輸行為直接決定了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的壽命，因此，可靠而準(zhǔn)確的研究方法是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計的基礎(chǔ)。本文簡要回顧了國內(nèi)外研究氯離子在混凝土中傳輸行為的試驗方法、原理及適用條件，同時介紹了可用于現(xiàn)場實體混凝土保護(hù)層氯離子滲透性檢測儀器的原理及優(yōu)點。
關(guān)鍵詞：毛細(xì)孔吸附, 擴(kuò)散, 表觀擴(kuò)散系數(shù), 有效擴(kuò)散系數(shù)
1 概述
眾所周知，氯離子是鋼筋銹蝕破壞的主要因素，氯離子在混凝土中傳輸行為是預(yù)測鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)服役年限的重要因素。研究測試氯離子在混凝土中傳輸?shù)目煽吭囼灧椒ㄊ腔炷聊途眯栽O(shè)計的關(guān)鍵。多年來，經(jīng)過混凝土科學(xué)工作者的努力，氯離子傳輸試驗方法和理論取得了很大的進(jìn)展。雖然氯離子擴(kuò)散試驗的測試指標(biāo)根據(jù)試驗方法的不同而不同，但最終都是為計算氯離子的擴(kuò)散系數(shù)，從而預(yù)測該環(huán)境下混凝土的服役壽命。目前擴(kuò)散系數(shù)大致可以分為兩種[]1：一種是通過所謂的擴(kuò)散試驗或遷移試驗得到的有效擴(kuò)散系數(shù)Deff，另一種是通過非穩(wěn)態(tài)試驗得到的表觀擴(kuò)散系數(shù)Dapp；為了便于區(qū)分也有學(xué)者將兩種擴(kuò)散系數(shù)分為別稱作穩(wěn)態(tài)環(huán)境擴(kuò)散系數(shù)Ds和非穩(wěn)態(tài)環(huán)境擴(kuò)散系數(shù)Dns。一般來講，用不同的試驗方法測得的氯離子擴(kuò)散系數(shù)不能直接比較，甚至用同一種測試方法，而浸泡溶液不同，所測試的擴(kuò)散系數(shù)也會有所區(qū)別。
目前國內(nèi)外所研究的試驗方法大多數(shù)是用來計算Ds，而且都是在試驗室進(jìn)行的室內(nèi)試驗。我國兩個世人矚目的工程進(jìn)行了室內(nèi)成型試件與現(xiàn)場取芯試樣的對比試驗，試驗人員吃驚地發(fā)現(xiàn)[]2：實驗室成型的試件無一例外的通過了300次凍融循環(huán)，而芯樣僅經(jīng)歷50次，甚至還不到25次循環(huán)就壞了。這為我們混凝土科學(xué)工作者敲響了一個警鐘，實驗室試驗結(jié)果不能代表實際工程質(zhì)量，因此現(xiàn)場混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)測試方法成了亟待解決的問題。本文在簡要回顧實驗室檢測方法的基礎(chǔ)上，第4節(jié)詳細(xì)介紹了國外現(xiàn)場檢測氯離子擴(kuò)散系數(shù)試驗研究成果－Permit現(xiàn)場氯離子滲透檢測方法，希望能拋磚引玉，促進(jìn)現(xiàn)場檢測方法及相關(guān)研究的發(fā)展。
2 氯離子傳輸機(jī)制和基本理論
氯離子進(jìn)入混凝土在其中傳輸有三種基本方式：一、毛細(xì)孔吸附，主要驅(qū)動力是混凝土內(nèi)部的濕度梯度；二、擴(kuò)散，主要驅(qū)動力是氯離子濃度梯度；三、靜水壓力（滲透）進(jìn)入，主要驅(qū)動力是靜水壓力（壓力梯度）。這三種傳輸機(jī)制可能同時發(fā)生，在混凝土孔隙中充滿水或者充水程度較高時，氯離子的傳輸主要以擴(kuò)散機(jī)制為主，因此在實際研究氯離子傳輸?shù)脑囼灧椒ㄖ械谝徊揭话愣际菍⒒炷溜査?，降低其它傳輸機(jī)制的影響，這樣可以計算出一個有效適用的擴(kuò)散系數(shù)，來表征氯離子的傳輸行為。
在穩(wěn)態(tài)環(huán)境中，假定氯離子濃度是一個常數(shù)，不考慮時間變化，氯離子擴(kuò)散遵循費(fèi)克第一定律：
式中：F－離子流量，kg/m2s；
－表觀擴(kuò)散系數(shù)，meffD2/s；
xc∂∂－氯離子濃度梯度。
在非穩(wěn)態(tài)環(huán)境中，考慮時間變化，氯離子流量是變化的，氯化物的分布隨時間變化，如將混凝土表面看成是半無限大體，這個傳輸過程可以根據(jù)費(fèi)克第二定律：
式中：F－離子流量，kg/m2s；
－表觀擴(kuò)散系數(shù)，mappD2/s；
xc∂∂－氯離子濃度梯度； tc∂∂－氯離子濃度隨時間的變化率。
若給出邊界條件：c(x=0,t>0)=cs，初始條件：c(x>0,t=0)=0，足夠遠(yuǎn)處：c(x→∝,t>0)=0?？梢缘玫椒匠痰慕猓?BR>
在遷移試驗中，可以用修正的能斯特－普朗克方程計算有效擴(kuò)散系數(shù)：
式中：－氯化物流量，mol/cmclJ2s；
1C－陽極氯離子濃度，mol/cm3；
γ－陰極溶液的活性系數(shù)；
ΔΦ－有效電壓，V；
l－試件的厚度，cm；
z－離子電荷，對于氯離子，z=-1；
T－絕對溫度（穩(wěn)定狀態(tài)下的平均溫度）,K；
R－通用氣體常數(shù). 8.31 J/K. mol；
F－法拉第常數(shù)(9.65×104c/mol)。
J.C.Keister等人研究表明[]3，遷移試驗中，施加電場可以按比例縮短自然擴(kuò)散試驗中氯離子到達(dá)相同深度所需要的時間，而且滿足方程（5）：
式中：t－遷移試驗中的時間延遲；
tdif－遷移試驗不施加電場的一個當(dāng)量時間；
k為波耳茲曼常數(shù)。
根據(jù)J.Crank的研究結(jié)果[]4，可以將這個數(shù)學(xué)解答轉(zhuǎn)化成自然遷移試驗的解，也就是說用“當(dāng)量”時間tdif，可以直接解出：
式中：xd－試件的厚度,cm。
3 實驗室研究方法回顧
3.1 自然擴(kuò)散法
3.1.1 擴(kuò)散池法
擴(kuò)散池試驗是最直接的測定氯化物擴(kuò)散系數(shù)的方法，它可以測定表觀擴(kuò)散系數(shù)和有效擴(kuò)散系數(shù)。主要方法是將片狀試件緊固在兩個擴(kuò)散池中間，“上游池”裝有已知濃度的氯化物溶液，“下游室”用來收集通過試件的氯化物，“下游室”的水應(yīng)該經(jīng)常更換，以保證溶液中氯化物的濃度接近0。當(dāng)通過試件的氯化物的流量一定時，達(dá)到穩(wěn)態(tài)。這種試驗耗時費(fèi)力，在砂漿和凈漿試件試驗中應(yīng)用廣泛，但在混凝土試件中應(yīng)用不多[]5。
3.1.2 鹽浸法
鹽浸法的代表方法是APM302法[]6，該方法于1996年被北歐收錄為標(biāo)準(zhǔn)試驗方法NT Build 443[]7。該方法采用直徑不小于100mm的圓柱體試件，為了試驗的精確性，去掉10mm厚的表層，將截面作為擴(kuò)散開始面，其它面用抗氯離子滲透型材料密封。試驗前為了排除毛細(xì)管抽力，要用飽和石灰水對試件進(jìn)行飽水。飽完水后的試件在165g/l的氯化鈉溶液中23℃溫度下至少浸泡35天。浸泡結(jié)束后，分段切片進(jìn)行氯化物含量分析。
鹽浸法的另一代表方法是AASHTO T259-80[]8，該方法采用300×300×75mm的試件在3%的氯化鈉溶液中浸泡90天。然后取芯分段進(jìn)行氯離子含量分析，此方法至今仍在沿用。
3.2 電場遷移試驗方法
3.2.1 非穩(wěn)態(tài)遷移池法
電場加速條件下非穩(wěn)態(tài)遷移試驗最常用的是AASHTO T277-93,該方法經(jīng)過Whiting多次的改進(jìn)和修正[]9，1994被ASTM標(biāo)準(zhǔn)收錄為ASTM C1202-94，一直沿用至今。但由于其在試件兩端加上60V的電壓，過高的電壓會改變試件的溫度，進(jìn)而影響離子的傳輸，同時，其只通過測試6小時通過試件的電量來反評價混凝土滲透性，也引起學(xué)者們的爭議。盡管此方法爭議頗多，但目前仍應(yīng)用廣泛，而且相應(yīng)的儀器和設(shè)備也發(fā)展很快。
CTH方法（RCM法）是Tang & Nilsson等人發(fā)明的[]10，該方法是第一種能夠在電場加速條件下實際計算出非穩(wěn)態(tài)遷移系數(shù)的快速試驗方法，目前，該方法在國內(nèi)外應(yīng)用廣泛。
3.2.1穩(wěn)態(tài)遷移池法
穩(wěn)態(tài)遷移池法和AASHTO T277方法CTH方法相似，但很多學(xué)者測定的是累積通過試件的氯化物流量。直到Tang和Andrade發(fā)表了在試驗中如何評估擴(kuò)散系數(shù)的觀點之后，穩(wěn)態(tài)遷移的試驗結(jié)果才可以用電場加速條件下穩(wěn)態(tài)遷移擴(kuò)散系數(shù)表示。
3.2.3 其它試驗方法
遷移試驗的方法還有很多沒有廣泛應(yīng)用，比如Lollipop方法（NT Build 356），該方法用一個鋼筋棒預(yù)埋在圓柱體混凝土試件的中間作為電極，氯鹽溶液中接通電源加速鋼筋銹蝕直至混凝土開裂，用開裂時間來評價混凝土的抗氯離子滲透性。
3.3 電阻系數(shù)法
在混凝土試件兩端加一個電壓，離子受電場力作用要遠(yuǎn)大于濃度梯度產(chǎn)生的濃度壓力，通過混凝土試件的電流可以檢測出來，混凝土的電導(dǎo)率與離子擴(kuò)散系數(shù)有特殊的相關(guān)性。因為參與導(dǎo)電的離子除了Cl-，還有K+，Na+，OH-等，而且電導(dǎo)率還與混凝土孔結(jié)構(gòu)有關(guān)。由于其影響因素太多，而且很多學(xué)者認(rèn)為該方法存在很多不足之處[]11，所以目前該方法未得到廣泛應(yīng)用。
3.4 壓力滲透法[]12
壓力滲透法原理是使用含有氯離子的溶液靠對流和擴(kuò)散的作用滲入混凝土，這種方法和壓力水的滲透性測試方法很相似：將含有氯離子的液體注入裝置，然后加壓。加壓至規(guī)定時間后，取出混凝土試件測定氯離子滲透深度及含量。
4 現(xiàn)場檢測方法
由英國愛爾蘭貝爾法斯特女王大學(xué)研發(fā)，Amphora NDT有限公司生產(chǎn)的Permit離子遷移儀（Permit Ion Permeability Test），如圖1。該儀器體積小，攜帶方便，能夠現(xiàn)場檢測除了垂直向上的部位（如天花板、預(yù)制梁的腹板等），即儀器底盤不垂直向上以外任何部位或構(gòu)件的表層氯離子擴(kuò)散系數(shù)，測試面積為直徑為180mm的圓，其測試過程數(shù)據(jù)自動記錄而且可以調(diào)整記錄頻率，在英國得到了廣泛應(yīng)用。
圖1 Permit離子遷移儀
Permit離子遷移儀的原理是電場加速條件下，測試非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散系數(shù)，是由英國標(biāo)準(zhǔn)演變過來的。它解決了以下幾個問題[]13：
(1) 用有限元分析技術(shù)和試驗相結(jié)合的方法確定了在測試過程中氯離子遷移的最大深度為30mm（圖2），內(nèi)室與外室之間密封圈最合適寬度為6mm（圖3）。
(2) 根據(jù)確定的最大遷移深度，試驗確定了混凝土預(yù)處理時可以采用常壓飽水的方法，飽水時間為18h（圖4）；氯離子深度為0.55mol/L（圖5），電壓為60V（圖6），，根據(jù)混凝土不同的滲透性，達(dá)到穩(wěn)態(tài)所需要的時間為2~10h（圖7）。
圖2 氯離子傳輸?shù)挠邢拊治觥 D3 不同寬度密封圈對氯離子流量的影響
(3) 為了消除試驗過程中氯離子進(jìn)入結(jié)構(gòu)，對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)，通過試驗研究確定了用硝酸根離子代替氯離子的可行性（圖8），以及使用硝酸根離子和氯離子到達(dá)穩(wěn)態(tài)時的流量區(qū)別（圖9）。
圖8 硝酸根離子傳輸過程
圖9 兩種離子的區(qū)別
(4) 該方法另一大優(yōu)點是通過監(jiān)測外室溶液中電導(dǎo)率的變化來反映氯離子濃度的變化。這種方法節(jié)省了高額的分析氯離子含量的費(fèi)用，而且是適時監(jiān)測，反映靈敏直接。
(5) 同時該方法可以記錄試驗過程中出現(xiàn)的峰值電流，可以反應(yīng)混凝土的抗離子滲透性。根據(jù)電流值和對應(yīng)的測試時間，可以根據(jù)ASTM C1202方法計算6小時通過試件表面的電荷值。
5 結(jié)語
氯化物是引發(fā)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)破壞的主要原因之一。很多混凝土科學(xué)工作者都在積極努力的發(fā)展氯離子傳輸和檢測理論及試驗室方法，目前理論及試驗室檢測標(biāo)準(zhǔn)眾多，但尚無明確的現(xiàn)場檢測標(biāo)準(zhǔn)。實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場實體構(gòu)件與試驗室成型件性能相差甚遠(yuǎn)，因此發(fā)展和推廣現(xiàn)場氯離子擴(kuò)散系數(shù)檢測方法是十分必要的。
[1] M.Castellote, C.Andrade, C.Alonso. Measurement of the steady and non-steady-state chloride diffusion coefficients in a migration test by means of monitoring the conductivity in the anolyte chamber comparison with natural diffusion tests. Cement and Concrete Research. 31(2001),P1411-1420.
[2] 覃維祖.混凝土耐久性評價用試件還是用芯樣.中國混凝土與水泥制品協(xié)會會刊. 2007.2(63). P52.
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[4] J.Crank. The Mathematics of Diffusion. Oxford University. Oxford. 1975.
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[11] 劉斯鳳. 氯離子擴(kuò)散測試方法演變理論研究背景[J]. 混凝土. 2002, 10(156): P21-24.
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關(guān)鍵詞：毛細(xì)孔吸附, 擴(kuò)散, 表觀擴(kuò)散系數(shù), 有效擴(kuò)散系數(shù)
1 概述
眾所周知，氯離子是鋼筋銹蝕破壞的主要因素，氯離子在混凝土中傳輸行為是預(yù)測鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)服役年限的重要因素。研究測試氯離子在混凝土中傳輸?shù)目煽吭囼灧椒ㄊ腔炷聊途眯栽O(shè)計的關(guān)鍵。多年來，經(jīng)過混凝土科學(xué)工作者的努力，氯離子傳輸試驗方法和理論取得了很大的進(jìn)展。雖然氯離子擴(kuò)散試驗的測試指標(biāo)根據(jù)試驗方法的不同而不同，但最終都是為計算氯離子的擴(kuò)散系數(shù)，從而預(yù)測該環(huán)境下混凝土的服役壽命。目前擴(kuò)散系數(shù)大致可以分為兩種[]1：一種是通過所謂的擴(kuò)散試驗或遷移試驗得到的有效擴(kuò)散系數(shù)Deff，另一種是通過非穩(wěn)態(tài)試驗得到的表觀擴(kuò)散系數(shù)Dapp；為了便于區(qū)分也有學(xué)者將兩種擴(kuò)散系數(shù)分為別稱作穩(wěn)態(tài)環(huán)境擴(kuò)散系數(shù)Ds和非穩(wěn)態(tài)環(huán)境擴(kuò)散系數(shù)Dns。一般來講，用不同的試驗方法測得的氯離子擴(kuò)散系數(shù)不能直接比較，甚至用同一種測試方法，而浸泡溶液不同，所測試的擴(kuò)散系數(shù)也會有所區(qū)別。
目前國內(nèi)外所研究的試驗方法大多數(shù)是用來計算Ds，而且都是在試驗室進(jìn)行的室內(nèi)試驗。我國兩個世人矚目的工程進(jìn)行了室內(nèi)成型試件與現(xiàn)場取芯試樣的對比試驗，試驗人員吃驚地發(fā)現(xiàn)[]2：實驗室成型的試件無一例外的通過了300次凍融循環(huán)，而芯樣僅經(jīng)歷50次，甚至還不到25次循環(huán)就壞了。這為我們混凝土科學(xué)工作者敲響了一個警鐘，實驗室試驗結(jié)果不能代表實際工程質(zhì)量，因此現(xiàn)場混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)測試方法成了亟待解決的問題。本文在簡要回顧實驗室檢測方法的基礎(chǔ)上，第4節(jié)詳細(xì)介紹了國外現(xiàn)場檢測氯離子擴(kuò)散系數(shù)試驗研究成果－Permit現(xiàn)場氯離子滲透檢測方法，希望能拋磚引玉，促進(jìn)現(xiàn)場檢測方法及相關(guān)研究的發(fā)展。
2 氯離子傳輸機(jī)制和基本理論
氯離子進(jìn)入混凝土在其中傳輸有三種基本方式：一、毛細(xì)孔吸附，主要驅(qū)動力是混凝土內(nèi)部的濕度梯度；二、擴(kuò)散，主要驅(qū)動力是氯離子濃度梯度；三、靜水壓力（滲透）進(jìn)入，主要驅(qū)動力是靜水壓力（壓力梯度）。這三種傳輸機(jī)制可能同時發(fā)生，在混凝土孔隙中充滿水或者充水程度較高時，氯離子的傳輸主要以擴(kuò)散機(jī)制為主，因此在實際研究氯離子傳輸?shù)脑囼灧椒ㄖ械谝徊揭话愣际菍⒒炷溜査?，降低其它傳輸機(jī)制的影響，這樣可以計算出一個有效適用的擴(kuò)散系數(shù)，來表征氯離子的傳輸行為。
在穩(wěn)態(tài)環(huán)境中，假定氯離子濃度是一個常數(shù)，不考慮時間變化，氯離子擴(kuò)散遵循費(fèi)克第一定律：
式中：F－離子流量，kg/m2s；
－表觀擴(kuò)散系數(shù)，meffD2/s；
xc∂∂－氯離子濃度梯度。
在非穩(wěn)態(tài)環(huán)境中，考慮時間變化，氯離子流量是變化的，氯化物的分布隨時間變化，如將混凝土表面看成是半無限大體，這個傳輸過程可以根據(jù)費(fèi)克第二定律：
式中：F－離子流量，kg/m2s；
－表觀擴(kuò)散系數(shù)，mappD2/s；
xc∂∂－氯離子濃度梯度； tc∂∂－氯離子濃度隨時間的變化率。
若給出邊界條件：c(x=0,t>0)=cs，初始條件：c(x>0,t=0)=0，足夠遠(yuǎn)處：c(x→∝,t>0)=0?？梢缘玫椒匠痰慕猓?BR>
在遷移試驗中，可以用修正的能斯特－普朗克方程計算有效擴(kuò)散系數(shù)：
式中：－氯化物流量，mol/cmclJ2s；
1C－陽極氯離子濃度，mol/cm3；
γ－陰極溶液的活性系數(shù)；
ΔΦ－有效電壓，V；
l－試件的厚度，cm；
z－離子電荷，對于氯離子，z=-1；
T－絕對溫度（穩(wěn)定狀態(tài)下的平均溫度）,K；
R－通用氣體常數(shù). 8.31 J/K. mol；
F－法拉第常數(shù)(9.65×104c/mol)。
J.C.Keister等人研究表明[]3，遷移試驗中，施加電場可以按比例縮短自然擴(kuò)散試驗中氯離子到達(dá)相同深度所需要的時間，而且滿足方程（5）：
式中：t－遷移試驗中的時間延遲；
tdif－遷移試驗不施加電場的一個當(dāng)量時間；
k為波耳茲曼常數(shù)。
根據(jù)J.Crank的研究結(jié)果[]4，可以將這個數(shù)學(xué)解答轉(zhuǎn)化成自然遷移試驗的解，也就是說用“當(dāng)量”時間tdif，可以直接解出：
式中：xd－試件的厚度,cm。
3 實驗室研究方法回顧
3.1 自然擴(kuò)散法
3.1.1 擴(kuò)散池法
擴(kuò)散池試驗是最直接的測定氯化物擴(kuò)散系數(shù)的方法，它可以測定表觀擴(kuò)散系數(shù)和有效擴(kuò)散系數(shù)。主要方法是將片狀試件緊固在兩個擴(kuò)散池中間，“上游池”裝有已知濃度的氯化物溶液，“下游室”用來收集通過試件的氯化物，“下游室”的水應(yīng)該經(jīng)常更換，以保證溶液中氯化物的濃度接近0。當(dāng)通過試件的氯化物的流量一定時，達(dá)到穩(wěn)態(tài)。這種試驗耗時費(fèi)力，在砂漿和凈漿試件試驗中應(yīng)用廣泛，但在混凝土試件中應(yīng)用不多[]5。
3.1.2 鹽浸法
鹽浸法的代表方法是APM302法[]6，該方法于1996年被北歐收錄為標(biāo)準(zhǔn)試驗方法NT Build 443[]7。該方法采用直徑不小于100mm的圓柱體試件，為了試驗的精確性，去掉10mm厚的表層，將截面作為擴(kuò)散開始面，其它面用抗氯離子滲透型材料密封。試驗前為了排除毛細(xì)管抽力，要用飽和石灰水對試件進(jìn)行飽水。飽完水后的試件在165g/l的氯化鈉溶液中23℃溫度下至少浸泡35天。浸泡結(jié)束后，分段切片進(jìn)行氯化物含量分析。
鹽浸法的另一代表方法是AASHTO T259-80[]8，該方法采用300×300×75mm的試件在3%的氯化鈉溶液中浸泡90天。然后取芯分段進(jìn)行氯離子含量分析，此方法至今仍在沿用。
3.2 電場遷移試驗方法
3.2.1 非穩(wěn)態(tài)遷移池法
電場加速條件下非穩(wěn)態(tài)遷移試驗最常用的是AASHTO T277-93,該方法經(jīng)過Whiting多次的改進(jìn)和修正[]9，1994被ASTM標(biāo)準(zhǔn)收錄為ASTM C1202-94，一直沿用至今。但由于其在試件兩端加上60V的電壓，過高的電壓會改變試件的溫度，進(jìn)而影響離子的傳輸，同時，其只通過測試6小時通過試件的電量來反評價混凝土滲透性，也引起學(xué)者們的爭議。盡管此方法爭議頗多，但目前仍應(yīng)用廣泛，而且相應(yīng)的儀器和設(shè)備也發(fā)展很快。
CTH方法（RCM法）是Tang & Nilsson等人發(fā)明的[]10，該方法是第一種能夠在電場加速條件下實際計算出非穩(wěn)態(tài)遷移系數(shù)的快速試驗方法，目前，該方法在國內(nèi)外應(yīng)用廣泛。
3.2.1穩(wěn)態(tài)遷移池法
穩(wěn)態(tài)遷移池法和AASHTO T277方法CTH方法相似，但很多學(xué)者測定的是累積通過試件的氯化物流量。直到Tang和Andrade發(fā)表了在試驗中如何評估擴(kuò)散系數(shù)的觀點之后，穩(wěn)態(tài)遷移的試驗結(jié)果才可以用電場加速條件下穩(wěn)態(tài)遷移擴(kuò)散系數(shù)表示。
3.2.3 其它試驗方法
遷移試驗的方法還有很多沒有廣泛應(yīng)用，比如Lollipop方法（NT Build 356），該方法用一個鋼筋棒預(yù)埋在圓柱體混凝土試件的中間作為電極，氯鹽溶液中接通電源加速鋼筋銹蝕直至混凝土開裂，用開裂時間來評價混凝土的抗氯離子滲透性。
3.3 電阻系數(shù)法
在混凝土試件兩端加一個電壓，離子受電場力作用要遠(yuǎn)大于濃度梯度產(chǎn)生的濃度壓力，通過混凝土試件的電流可以檢測出來，混凝土的電導(dǎo)率與離子擴(kuò)散系數(shù)有特殊的相關(guān)性。因為參與導(dǎo)電的離子除了Cl-，還有K+，Na+，OH-等，而且電導(dǎo)率還與混凝土孔結(jié)構(gòu)有關(guān)。由于其影響因素太多，而且很多學(xué)者認(rèn)為該方法存在很多不足之處[]11，所以目前該方法未得到廣泛應(yīng)用。
3.4 壓力滲透法[]12
壓力滲透法原理是使用含有氯離子的溶液靠對流和擴(kuò)散的作用滲入混凝土，這種方法和壓力水的滲透性測試方法很相似：將含有氯離子的液體注入裝置，然后加壓。加壓至規(guī)定時間后，取出混凝土試件測定氯離子滲透深度及含量。
4 現(xiàn)場檢測方法
由英國愛爾蘭貝爾法斯特女王大學(xué)研發(fā)，Amphora NDT有限公司生產(chǎn)的Permit離子遷移儀（Permit Ion Permeability Test），如圖1。該儀器體積小，攜帶方便，能夠現(xiàn)場檢測除了垂直向上的部位（如天花板、預(yù)制梁的腹板等），即儀器底盤不垂直向上以外任何部位或構(gòu)件的表層氯離子擴(kuò)散系數(shù)，測試面積為直徑為180mm的圓，其測試過程數(shù)據(jù)自動記錄而且可以調(diào)整記錄頻率，在英國得到了廣泛應(yīng)用。
圖1 Permit離子遷移儀
Permit離子遷移儀的原理是電場加速條件下，測試非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散系數(shù)，是由英國標(biāo)準(zhǔn)演變過來的。它解決了以下幾個問題[]13：
(1) 用有限元分析技術(shù)和試驗相結(jié)合的方法確定了在測試過程中氯離子遷移的最大深度為30mm（圖2），內(nèi)室與外室之間密封圈最合適寬度為6mm（圖3）。
(2) 根據(jù)確定的最大遷移深度，試驗確定了混凝土預(yù)處理時可以采用常壓飽水的方法，飽水時間為18h（圖4）；氯離子深度為0.55mol/L（圖5），電壓為60V（圖6），，根據(jù)混凝土不同的滲透性，達(dá)到穩(wěn)態(tài)所需要的時間為2~10h（圖7）。
圖2 氯離子傳輸?shù)挠邢拊治觥 D3 不同寬度密封圈對氯離子流量的影響
(3) 為了消除試驗過程中氯離子進(jìn)入結(jié)構(gòu)，對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)，通過試驗研究確定了用硝酸根離子代替氯離子的可行性（圖8），以及使用硝酸根離子和氯離子到達(dá)穩(wěn)態(tài)時的流量區(qū)別（圖9）。
圖8 硝酸根離子傳輸過程
圖9 兩種離子的區(qū)別
(4) 該方法另一大優(yōu)點是通過監(jiān)測外室溶液中電導(dǎo)率的變化來反映氯離子濃度的變化。這種方法節(jié)省了高額的分析氯離子含量的費(fèi)用，而且是適時監(jiān)測，反映靈敏直接。
(5) 同時該方法可以記錄試驗過程中出現(xiàn)的峰值電流，可以反應(yīng)混凝土的抗離子滲透性。根據(jù)電流值和對應(yīng)的測試時間，可以根據(jù)ASTM C1202方法計算6小時通過試件表面的電荷值。
5 結(jié)語
氯化物是引發(fā)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)破壞的主要原因之一。很多混凝土科學(xué)工作者都在積極努力的發(fā)展氯離子傳輸和檢測理論及試驗室方法，目前理論及試驗室檢測標(biāo)準(zhǔn)眾多，但尚無明確的現(xiàn)場檢測標(biāo)準(zhǔn)。實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場實體構(gòu)件與試驗室成型件性能相差甚遠(yuǎn)，因此發(fā)展和推廣現(xiàn)場氯離子擴(kuò)散系數(shù)檢測方法是十分必要的。
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