可靠性鹽霧試驗飽和狀態(tài)擴散模型
 

           在飽和溶液中氯離子擴散過程可視為穩(wěn)定的，氯離子主要通過離子的擴散作 用侵入混凝土。Fick第二定律是預(yù)測氯離子在混凝土中擴散的經(jīng)典方法，它基于 假定混凝土孔隙分布是均勾的，氣離子在混凝土中的擴散是一維擴散行為，濃度 梯度僅沿著暴露表面到鋼筋表面方向變化。

式中：Cc/氯離子濃度(％)，以氯離子占混凝土質(zhì)量百分比表示；/為時間(秒)， 為位置(nun)，A：/為擴散系數(shù)(mm2/s)?
經(jīng)過一定時間后，混凝土表面氯離子濃度恒定，同時假定混凝土?xí)r間相對暴 露表面為半無限介質(zhì)，在任意時刻，相對暴露表面無限遠處的氣離子濃度為初始 濃度。根據(jù)邊界條件，F(xiàn)ick第二定律可以得到如下的解答-
(1-2)式中：為/時刻X深度處氯離子濃度；er/(2)為誤差函數(shù)：Fick第二定律描述的是一種穩(wěn)態(tài)擴散過程，其受到水泥材料水化程度、物理化學(xué) 作用對筑離子的結(jié)合作用、溫度改變氣離子擴散能力和濕度使散得以進行的影 響。
東南大學(xué)的孫偉等基于Fick第二擴散定律，推導(dǎo)出綜合考慮混凝土的氣離 子結(jié)合能力、擴散系數(shù)的時間依賴性和混凝土結(jié)構(gòu)微缺陷影響的新擴散方程。
(1-3)式中：H為混凝土氣離子擴散性能的劣化效應(yīng)系數(shù)，為混凝土的氯離子結(jié)合能 力，《為氯離子擴散系數(shù)的時間依賴性常數(shù)。 2,非飽和狀態(tài)下計算模型非水飽和狀態(tài)下，Nillson["l建立氯離子計算對流模型。把混凝土中游離態(tài)水 分為液態(tài)水和氣態(tài)水，氣離子遷移只與液態(tài)水流動有關(guān)。液態(tài)水流動過程描述為-
(1-4)式中：qt qi 別為混凝土中總、液態(tài)和氣態(tài)水流量，kg/(m2*s);
iimGO一液態(tài)水等效流動系數(shù)，• S)； 相對濕度函數(shù). 在擴散和對流兩種機制共同作用下，氯化物的流量為：
(1-5)廠氯離子擴散系數(shù)，當?shù)刃鄬穸?lt;#«1小于0.乃時，Da=0,不考慮
擴散作用。 
C「混凝土擴散溶液中自由氯離子濃度值，kg/ra3。 顯然非水飽和模型同時考慮毛細作用和擴散作用兩種機制，符合實際情況但該模 型復(fù)雜，參數(shù)難定，特別是水分在混凝土中的分布情況。而且其邊界條件的處理 比較復(fù)雜，計算麻煩。
對于非水飽和狀態(tài)，毛細作用的深度往往限于混凝土表層，因此假定毛細作 用的深度處開始氯離子的擴散，結(jié)合Pick第二定律模型可以近似計算該狀態(tài)下氯 離子擴散。本文采用了基于Fkk第二定律的有限差分方法進行計算，能夠反映實 際邊界氯離子濃度的累積變化，考慮擴散系數(shù)隨時間和溫度而改變。