胡勁哲 牛建剛 孫叢濤 李言濤 鮑麒

摘 要： 海洋大氣區(qū)氯離子對鋼筋混凝土的侵蝕行為可分為兩個階段，首先，氯離子在風力作用下附著在混凝土表面，其次，從混凝土表面向混凝土內(nèi)部侵蝕?；诤Ｑ蟠髿鈪^(qū)氯離子對混凝土侵蝕的全過程，對已有研究進行歸納總結(jié)，闡述了各影響因素對沉積過程的影響規(guī)律。其中，海水含鹽量、風速、暴露時間與混凝土氯離子沉積量呈正相關(guān)關(guān)系，距海岸距離與混凝土氯離子沉積量呈負相關(guān)關(guān)系;論述了各影響因素對傳輸過程的影響規(guī)律，水灰比越大、暴露時間越長、溫度越高、內(nèi)外濕度梯度越大、碳化越嚴重越容易形成對流區(qū)。目前，針對海洋大氣區(qū)氯離子在混凝土中沉積和傳輸行為開展研究多基于單因素，多因素耦合作用下的沉積和傳輸行為尚需進一步研究。

關(guān)鍵詞： 海洋大氣區(qū);氯離子沉積;混凝土;氯離子傳輸

中圖分類號：TU528.33? ? 文獻標志碼：R? ?文章編號：2096-6717（2020）02-0165-14

A review on the deposition and transport behavior of chloride ions in concrete in marine atmosphere

Hu Jinzhe1，Niu Jiangang1，Sun Congtao2，Li Yantao2，Bao Qi3

（1.School of Civil Engineering， Inner Mongolia University of Science and Technology， Baotou 014010， Inner Mongolia， P.R.China; 2.Institute of Oceanology， Chinese Academy of Science， Qingdao 266071， Shandong， P.R.China;3.92690 Force PLA， Sanya 572000， Hannan， P.R.China）

Abstract：? The erosion behavior of reinforced concrete by chloride ions in ocean atmosphere can be divided into two phases.At first， chloride ions attach to the surface of concrete under the action of wind， and then erode from the surface? into the concrete.Based on the whole process of chloride ions erode on concrete in marine atmosphere， this article has summarized existing research both at domestic and abroad.On the one hand， this essay expounds the various influencing factors on the influence of deposition process， The salinity of seawater， wind speed and exposure time were positively correlated with the amount of chloride ion deposition in concrete， while the distance from the coast was negatively correlated with the amount of chloride ion deposition in concrete.On the other hand， discussing the influence of transfer process from the various influencing factors.The influence law of various influencing factors on the transmission process is discussed.The higher the water-cement ratio is， the longer the exposure time is， the higher the temperature is， the larger the internal and external humidity gradient is， and the more serious the carbonization is， the easier to form the convection zone.At present， the researches which aim at the deposition and transport behavior of chloride ions in marine atmosphere are based on single factor.The deposition and transport behaviors under the coupling of multiple factors need to be further studied.

Keywords： marine atmosphere zone;chloride deposition;concrete;chloride transport

中國擁有長達1.8萬km的大陸海岸線，沿海鋼筋混凝土建筑物數(shù)量龐大。海洋環(huán)境中存在大量氯離子，對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大威脅，在長期使用中會出現(xiàn)混凝土內(nèi)部鋼筋銹蝕問題，帶來巨大的經(jīng)濟損失，混凝土結(jié)構(gòu)的氯離子侵蝕問題已引起人們的高度重視[1]。現(xiàn)階段開展的混凝土抗氯鹽侵蝕方面的研究多針對潮差區(qū)和水下區(qū)，針對海洋大氣區(qū)的研究較少，然而，在沿海地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中，絕大多數(shù)處于大氣區(qū)。因此，開展海洋大氣區(qū)混凝土中氯離子侵蝕規(guī)律研究具有重要的現(xiàn)實意義。

海洋大氣區(qū)氯離子對混凝土的侵蝕過程主要分為兩個階段，其中，一個階段為氯離子隨海風、海霧、雨水等在混凝土表面的沉積過程，另一個階段為混凝土表面氯離子向混凝土內(nèi)部傳輸?shù)倪^程。鑒于此，筆者對兩個過程進行相關(guān)研究總結(jié)，對侵蝕過程中的海域特征、海岸距離、風速等相關(guān)因素進行分析。通過分析影響因素，對氯離子從外向混凝土內(nèi)部侵蝕全過程進行探究，為海洋大氣區(qū)混凝土中氯離子侵蝕規(guī)律的研究提供支持。

1? 海洋大氣區(qū)混凝土表面氯離子的沉積過程和影響因素分析

氯離子沉積到混凝土表面是海洋大氣區(qū)氯離子侵蝕鋼筋混凝土的第1步。海浪在沖擊海岸時會形成拍岸浪，在拍岸浪形成過程中將浪花分解為細小的液體組織，其質(zhì)量體積較小，隨著海洋氣流上升，在細小液體流入空氣的過程中，經(jīng)過一系列復雜的變化過程，主要包含液體蒸發(fā)、裂解和凝固混拼等過程，最終細小液體形成海洋氣溶膠。海洋氣溶膠的主要組成物質(zhì)為氯鹽，在空氣運動下，氣溶膠先被運送到幾千米的高空，在風力作用下，氣溶膠被傳送到陸地。風中如果含有大量的氣溶膠會形成鹽霧環(huán)境，此環(huán)境中的氯離子濃度較高，隨著風力作用的減弱，其中的氯離子成分會沉積到附近的混凝土結(jié)構(gòu)表面。大氣區(qū)混凝土每平方米暴露面積沉積的氯化物約有2%～45%[2]。拍岸浪產(chǎn)生的海洋氣溶膠是導致大氣區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)腐蝕問題的主要物質(zhì)，也是產(chǎn)生氯離子沉積作用的主要原因。沉積作用受諸多環(huán)境因素影響，從海域特征、距海岸距離、風速、暴露時間、水灰比、建筑物朝向等方面對氯離子在混凝土表面沉積過程進行分析。

1.1 海域特征

Song等[3]收集了英國、日本和委內(nèi)瑞拉海域現(xiàn)場取樣的數(shù)據(jù)，英國、日本和委內(nèi)瑞拉海域的混凝土建筑物存在時間分別為8 a、7～58 a和7～64 a。根據(jù)混凝土不同深度反推表面氯離子濃度，檢測總氯離子含量，結(jié)果顯示，英國海域的表面氯離子濃度最低，這可能是由于暴露時間較短。日本和委內(nèi)瑞拉海域的表面氯離子濃度則是在大致相同的暴露時間里測得，盡管暴露條件和持續(xù)時間相似，但委內(nèi)瑞拉海域的表面氯離子沉積量遠高于日本，這種差異可能是由不同的氣候條件和不同的海域特征所致。Alcala[4]對西班牙境內(nèi)伊比利亞半島不同海域的氯離子沉積量進行檢測，同時，繪制出氯離子沉積速率先圖，發(fā)現(xiàn)各地方試驗結(jié)果相差較大，這種情況的出現(xiàn)與海域差異存在顯著關(guān)系。

在中國，由于經(jīng)緯度不同，受季風氣候的影響，渤海、東海、黃海和南海所含鹽度不同，同時，隨著季節(jié)的變換，鹽度也有小幅度的變化，四大海域冬季海水含鹽度普遍高于夏季海水含鹽度，其中，東海的冬季與夏季海水含鹽度相差2.8%～2.9%，最為明顯。冬季四大海域海水含鹽度基本相同，夏季四大海域中東海海水含鹽度與其他3個海域相差較大，低2%～2.8%[5]。

由此可見，不同海域中鹽度的差別，造成了鹽霧環(huán)境中含鹽量的差異，進而影響混凝土表面沉積氯離子的濃度。

1.2 距海岸距離

由于拍岸浪形成的氣溶膠顆粒成分較大，因此，其搬運距離較短，海洋氣溶膠會隨著海岸距離的增加而不斷降低。蔡榮[6]在研究中收集了多國的海域數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)通過對混凝土構(gòu)件進行鉆芯取樣，實測一定暴露齡期下，混凝土內(nèi)部擴散區(qū)不同深度的自由氯離子濃度，然后，根據(jù)Fick第二擴散定律模型的一維解析，解公式擬合反推確定混凝土表面氯離子濃度，稱為表觀表面氯離子濃度，也簡稱為表面氯離子濃度，并且給出了距海岸線距離與表面氯離子濃度的計算模型

Cs（d，v，Rw/b/t）=Cs（v，Rw/b，t）eβd·d

式中：Cs為海洋大氣區(qū)混凝土的表觀表面氯離子濃度，%（占膠凝材料質(zhì)量的比值）;d為離海岸距離，m;v為風速，m/s;Rw/b為水膠比;t為暴露時間;βd為描述海岸距離影響規(guī)律的擬合參數(shù)，1/m。

對文獻[6]部分數(shù)據(jù)進行整理繪圖，如圖1所示。由圖1可知，海洋大氣區(qū)混凝土沉積氯離子濃度與海岸距離存在直接關(guān)系。

Makowski等[7]對厄瓜多爾東南部氯鹽沉積采取鉆芯取樣的方式，檢測了各深度自由氯離子含量，認為沉積濃度隨距海岸距離增加而減少，并根據(jù)當?shù)氐匦闻c氣候做出計算模型。Mustafa等[8]對暴露1 a，分別距離海岸線30、400 m，通過收集裝置直接收集混凝土表面氯離子濃度，測試結(jié)果無明顯差異，此結(jié)果因暴露時間太短所致，也說明表面氯離子沉積是一個漫長的過程。而Morinaga等[9]對暴露30 a的混凝土建筑物進行取樣，檢測自由氯離子濃度，取樣點距離海岸線分別為50、100、1 000 m，反推其表面氯離子濃度分別為2.5%、1.3%、0.3%。在30 a的暴露時間里，距海岸線距離對表面沉積作用有顯著影響。郭冬梅[10]對沿海城市臺州的鋼筋混凝土橋梁的氯離子沉積情況進行了研究，參與調(diào)查取樣研究的鋼筋混凝土橋梁共計300座，通過檢測自由氯離子含量發(fā)現(xiàn)，在海洋大氣環(huán)境下，混凝土表面氯離子濃度隨距海岸距離的增加不斷下降。日本建筑學會指南[11]中提到表面沉積氯離子濃度數(shù)值暴露在大氣條件下30 a后才會趨于穩(wěn)定，同時，還發(fā)現(xiàn)在距海岸線1 km之外的混凝土建筑物表面并沒有受氯離子侵蝕的顯著影響。Meira等[12]將鉆芯取樣點劃分得更加密集，檢測總氯離子含量，提供了更多關(guān)于海洋大氣區(qū)中混凝土表面氯離子濃度的數(shù)據(jù)，同樣也是隨離海岸線距離增加含量遞減的趨勢，并且離海越近，遞減速度越快。

中國海域也存在類似的變化規(guī)律，劉軍等[13]在海南萬寧試驗站現(xiàn)場檢測的結(jié)果顯示，大氣氯離子濃度變化受離海岸線距離的影響較大，隨著離海岸線距離的增加，100 m以內(nèi)時，大氣氯離子濃度急劇下降，100～200 m時，氯離子濃度下降速度變緩，200 m以外時，氯離子濃度較低且基本穩(wěn)定。在中國黃海海域，趙尚傳[14]在山東煙臺離海岸線水平距離分別為0、100、250、500、1 000 m的區(qū)域布點，測試這些區(qū)域大氣中氯離子濃度，同時，還現(xiàn)場取樣3 000 m以內(nèi)不同區(qū)域混凝土建筑，檢測內(nèi)部自由氯離子濃度，然后反推表面氯離子濃度，結(jié)果表明，大氣中氯離子濃度和混凝土表面氯離子濃度均隨距海岸線距離的增加呈下降趨勢。

在《海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》（JTJ 275—2000）中，對輕度大氣區(qū)和重度大氣區(qū)的判定指標之一就是離海岸線距離，可見離海岸線距離是一個影響氯離子侵蝕過程的重要因素。

1.3 風速

氣溶膠形成的鹽霧環(huán)境中含有高濃度的氯離子成分，在氯離子整個沉積過程中，受到多種因素的影響，其中，風力是最為關(guān)鍵的影響因素之一[15]。大部分研究中所提及的風均指從海洋吹向陸地的風，實驗數(shù)據(jù)均取自迎風面。

Mcdonald等[16]在佛羅里達群島的環(huán)礁海岸塔附近，現(xiàn)場用大氣氯離子收集器采集了大量不同風速情況下的樣本，采集樣本時，風速為3.4～10 m/s， 從3個不同口徑的收集器收集的數(shù)據(jù)顯示，在同一個地方、不同季節(jié)里，風速不一樣，大氣中氯離子濃度也不一樣。風速越快則大氣中氯離子濃度越高。Meira等[17]認為混凝土表面的氯離子是風帶來的，風速越高，附著在混凝土表面的氯離子越多，但是有一個上限值。Woodcock[18]的研究發(fā)現(xiàn)，風速小于5 m/s時，大氣中氯離子濃度急劇下降。收集整理世界各地研究中部分風速與大氣氯離子濃度的關(guān)系可知，呈正相關(guān)關(guān)系[16，19-21]，如圖2所示。

謝舜韶[22]發(fā)現(xiàn)風速會影響混凝土表面的蒸發(fā)速率，并給出了空氣表面蒸發(fā)速率的公式。彭智[23]認為風速增大，混凝土表面水分對流速度加快，水分擴散表面因子變大。隨著風速增加，流體形態(tài)將由層流向湍流轉(zhuǎn)變，進入湍流后，風速對水分擴散表面因子的影響更加劇烈，沉積效果加劇。

風速在每個時間段的大小不同，所以，統(tǒng)計風速對氯離子沉積效果的影響時，結(jié)果相差較大，但總體趨勢是風速越大，混凝土表面氯離子沉積越多，精確數(shù)值還需要測量當?shù)靥鞖鉅顩r，掌握風速變化規(guī)律，做出風速影響模型。

1.4 暴露時間

暴露時間同樣是一個重要的因素，一般認為大氣區(qū)氯離子沉積濃度隨時間的增加而增加[24]，研究人員通過現(xiàn)場暴露實驗和室內(nèi)模擬實驗分別對暴露時間的影響進行了分析。Song等[3]發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場暴露3 a后，混凝土的重量增加了0.44%～0.69%，而鉆芯測其自由氯離子含量，反推表面離子濃度，暴露8 a后增加了1.66%～6.69%，混凝土重量和表面氯離子濃度的增加均與暴露時間相關(guān)。Thomas等[25]對海洋大氣區(qū)中暴露時間為2 a和10 a的混凝土結(jié)構(gòu)進行鉆孔磨粉，檢測內(nèi)部總氯離子含量，結(jié)果表明，暴露時間越長，混凝土表面氯離子濃度越大。劉偉龍[26]在青島小麥島海洋暴露試驗站通過鉆孔取樣測試兩種不同齡期混凝土內(nèi)部自由氯離子含量，再得到表面氯離子濃度，結(jié)果表明，暴露時間與表面氯離子濃度呈正相關(guān)關(guān)系，且兩種混凝土沉積氯離子濃度線性增加速度基本一致。張榮亮等[27]在室內(nèi)用鹽霧箱模擬大氣環(huán)境對時間參數(shù)進行了探究，制作了3組不同強度等級的混凝土，在其他條件相同的情況下，放置于鹽霧箱中加速侵蝕，通過鉆孔取樣檢測自由氯離子含量，反推表面氯離子濃度，結(jié)果顯示，隨著時間增長，表面氯離子不斷增加，當達到極限值時，保持穩(wěn)定不再變化，同時，發(fā)現(xiàn)混凝土強度等級對表面氯離子濃度的影響并不顯著。李長賀[28]通過多組試驗數(shù)據(jù)給出更為精確的表面氯離子隨時間變化的模型

Cs（t）=C0+Csm（1-e-bt）

式中：Cs為表面氯離子濃度，%;Co為混凝土初始氯離子濃度，%;t為氯離子侵蝕時間;b為擬合系數(shù);Csm為表面氯離子濃度穩(wěn)定值，%。

對比室外暴露實驗與室內(nèi)模擬實驗，氯鹽環(huán)境中，混凝土表面氯離子濃度并不是維持一個定值，而是一個隨著時間變化最終趨于穩(wěn)定的過程 ，并且大氣中氯離子濃度明顯高于混凝土表面氯離子濃度[29]。

1.5 水灰比

在混凝土中減小水灰比，對改變混凝土的孔結(jié)構(gòu)有較好的提升效果[30-33]。根據(jù)Sakata[34]、Seaki等[35]和Wong等[36]的研究，當溫度保持不變時，通過鉆芯取樣檢測自由氯離子含量，得到的混凝土表面氯離子濃度與水灰比呈線性增加關(guān)系，且兩者的線性關(guān)系較為穩(wěn)定。同時，馬昆林等[37]的研究還表明，對于氯離子在混凝土表面沉積的過程，水灰比越小的混凝土，其達到穩(wěn)定極值狀態(tài)的時間就越短，因為減小水灰比能夠提升混凝土對氯離子有效吸附面積，顯著增強物理吸附能力。Mahdi等[38]通過檢測大氣區(qū)現(xiàn)場暴露試驗試塊的總氯離子濃度來分析水灰比對表面氯離子濃度的影響，結(jié)果顯示，4種水灰比的表面氯離子濃度基本一致，分析原因，每種混凝土水灰比只相差0.05，水灰比梯度設置過小是造成試驗現(xiàn)象不明顯的主要因素。Dura[39]研究發(fā)現(xiàn)，可以通過引入膠凝材料種類修正系數(shù)Ac來考慮膠凝材料類型對表面氯離子濃度的影響，從而將海洋大氣區(qū)混凝土表面氯離子濃度與水灰比和膠凝材料種類之間的關(guān)系描述為

Cs（d，v，Rw/b，t）=Cs（d，v，t）·Ac·Rw/b

式中：Cs綜合反映了離海岸距離、風速和暴露時間對混凝土表面氯離子濃度的影響規(guī)律，%（占膠凝材料質(zhì)量的比值）;Ac表示膠凝材料種類修正系數(shù)，可以利用不同膠凝材料種類混凝土的自然暴露試驗數(shù)據(jù)擬合確定。

趙羽習等[29]通過室內(nèi)試驗探究水灰比對表面沉積氯離子的影響，將混凝土磨粉0～5 mm，運用RCT快速氯離子濃度測定儀檢測自由氯離子含量，結(jié)果表明，表面氯離子濃度與水灰比之間表現(xiàn)出良好的正線性相關(guān)性。陳微[40]在研究中設置不同的水灰比條件，在暴露45 d后，通過磨粉取樣檢測混凝土各深度的自由氯離子濃度，結(jié)果表明，在不同深度下，水灰比大的混凝土氯離子濃度明顯高于水灰比小的混凝土，其表面氯離子濃度相差最大，隨著深度增加，不同水灰比間氯離子濃度差異性有所降低。

由此可見，水灰比越大，混凝土表面沉積量越大，雖然減小水灰比會加快混凝土表面氯離子達到極值的速度，但會產(chǎn)生致密的微觀孔結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠明顯提升抵抗氯離子向內(nèi)侵蝕的能力，進而更好地提高混凝土的耐久性。

1.6 降水量

自然環(huán)境中，建筑物會遭受各種天氣狀況，其中，沿海地區(qū)會經(jīng)常受到降雨的影響，雨水對混凝土氯離子表面沉積也會產(chǎn)生影響。Chen等[41]對基隆、金山、三池等多個地區(qū)的建筑物通過改進的收集裝置檢測其表面氯離子濃度。當?shù)貧庀缶值臄?shù)據(jù)顯示，2006年12月至2010年3月中，在基隆、金山和三池地區(qū)，月平均有效降水量大于100 mm，其他地區(qū)的有效降水量僅為21～49 mm。測試結(jié)果顯示，基隆、金山和三池地區(qū)的表面氯離子含量明顯低于其他地區(qū)，單獨統(tǒng)計基隆地區(qū)不同月份的降水量，檢測氯離子沉積量，繪制關(guān)系圖如圖3所示，結(jié)果表明，降水量越大，對混凝土表面的沖刷效果越強，表面沉積的氯離子損失越多。

Andrade等[42]指出，外界雨水環(huán)境對混凝土內(nèi)部濕度影響顯著，在模型計算時，要對雨水條件和干燥條件進行區(qū)別計算。Lockington等[43]指出混凝土表面氯離子沉積狀況與雨水徑流量有關(guān)，認為雨水對不同形狀的混凝土表面影響程度存在差異，并提出了相關(guān)的計算模型。Hong等[44]通過磨粉取樣檢測內(nèi)部總氯離子含量，結(jié)果表明，清水可以在一定程度上將混凝土表面附近的氯離子沖刷出來。Van等[45]指出，在無降水且混凝土表面干燥的情況下，通過檢測內(nèi)部總氯離子含量得到的表面氯離子濃度明顯升高。

在理想狀況下，可以認為混凝土濕潤過程中各毛細孔按照由大至小的順序依次飽和，濕潤過程總是孔徑最大的部分孔隙在傳輸水分，而干燥過程則是孔徑最小的那部分孔隙在傳輸水分[46]。在實際情況中，降雨有兩方面的影響：在雨水的沖刷作用下，混凝土結(jié)構(gòu)表面的氯離子被沖走，使混凝土表面沉積的氯離子濃度降低;雨水環(huán)境與高溫環(huán)境交替出現(xiàn)，加快了毛細吸附過程，混凝土是多孔材料，氯離子等有害介質(zhì)也隨水分侵入到混凝土的孔隙中，加快了混凝土的腐蝕過程。所以，降雨對混凝土的侵蝕是一個多重因素，如果沖刷效應帶走的氯離子比“皮膚”效應吸收的氯離子多，降雨就是一個減緩腐蝕的效果;如果“皮膚”效應吸收的氯離子比沖刷效應帶走的氯離子多，降雨就是一個加速腐蝕的效果，但是這個臨界值還有待探究。

1.7 建筑物朝向

建筑物有東西南北4個朝向，通過觀察年代久遠的臨海建筑物，發(fā)現(xiàn)4個朝向面并不是均勻腐蝕，相關(guān)學者通過室外暴露實驗和室內(nèi)模擬實驗分別探究了建筑物朝向?qū)炷帘砻媛入x子沉積的影響。達波等[47]對南海島礁開展了關(guān)于朝向影響的研究，在室外環(huán)境不同朝向的混凝土立柱上進行了現(xiàn)場取樣，并檢測了自由氯離子和總氯離子含量，分別得到表面氯離子濃度。結(jié)果顯示，在西面和南面混凝土立柱中，兩種表面氯離子濃度遠遠高于其他兩面的表面氯離子濃度，其中，西面朝向大海，而此地盛行西南季風[48]，由此可見，朝向?qū)β入x子沉積濃度有著顯著的影響。高旭[49]現(xiàn)場取樣海岸邊一根主梁的頂面和側(cè)面，檢測自由氯離子濃度，發(fā)現(xiàn)表面氯離子濃度側(cè)面高于頂面，由于頂面平行于風向，所以附著的氯離子較少，而側(cè)面攔截風中的氯離子較多，因此，造成不同沉積程度。高祥壯等[50]、管學鵬[51]分別現(xiàn)場取樣日照港、天津港碼頭向海面和向岸面，檢測自由氯離子濃度，以及許澤啟[52]收集的世界各國暴露站數(shù)據(jù)，結(jié)果均顯示向海面表面氯離子濃度顯著高于向岸面。

在室內(nèi)模擬試驗中，陳微[40]通過鹽霧箱模擬海洋大氣區(qū)，以磨粉取樣檢測自由氯離子濃度的方式確定表面氯離子濃度。由于鹽霧箱的噴嘴自上而下噴灑鹽霧，所以，通過改變試件頂面與水平面角度的方式模擬建筑物不同朝向，探究不同朝向?qū)Τ练e作用與傳輸作用的影響，試件擺放位置如圖4所示。

研究結(jié)果表明，試件放置的角度對表面氯離子的沉積有顯著影響。當侵蝕面為水平面時，沉積量最大，當侵蝕面與水平面夾角30°時，沉積量次之，當侵蝕面為與水平面夾角60°時，沉積量最小。因此，在與噴頭夾角越接近直角的侵蝕面上，越容易積累氯離子，進而加快氯離子的侵蝕速度。鹽霧箱中噴頭方向模擬的是海洋大氣區(qū)中，氯離子主要來源方向，此室內(nèi)試驗結(jié)論與達波等[47]在南海島礁的室外試驗結(jié)論一致。

海洋大氣區(qū)中，氯離子主要來源方向受風向的影響，所以，風向與建筑物接觸面積最大即迎風面垂直時，表面沉積的氯離子最多。

2? 大氣區(qū)混凝土中氯離子的傳輸過程及影響因素分析

自然環(huán)境中，混凝土中氯離子傳輸以毛細作用、擴散作用、滲透作用相互耦合的方式進行[53-54]。常壓下，飽和狀態(tài)主要依靠擴散作用，毛細吸附大多出現(xiàn)在混凝土孔隙不飽和狀態(tài)，而形成壓力差的情況下，則主要依靠滲透作用[55-56]。在大氣區(qū)，氯離子以毛細和擴散作用耦合進行，自外部到表層主要依靠毛細吸附作用，而從表層向內(nèi)部依靠擴散方式遷移[57]。目前，混凝土內(nèi)部擴散作用的研究較多，而形成對流區(qū)的過程較為復雜，本文分析各因素對對流區(qū)的影響過程，詳細介紹對流作用。

2.1 對流作用

處于濕潤鹽霧環(huán)境中的混凝土，氯離子主要通過毛細作用和擴散作用向混凝土內(nèi)部遷移。當環(huán)境處于相對干燥的狀態(tài)時，表層水分蒸發(fā)，但氯離子仍留在混凝土內(nèi)部。在經(jīng)過多次上述干濕循環(huán)過程后，混凝土內(nèi)部氯離子濃度逐漸增加[58-59]，一旦氯離子濃度達到臨界濃度，鋼筋開始銹蝕，隨著銹蝕的進行，混凝土因內(nèi)部鋼筋銹蝕而脹裂[60-61]。在混凝土中，通常將氯離子含量峰值距混凝土表面距離來確定對流區(qū)深度[62]。Andrade等[63]和Song等[3]強調(diào)了研究對流區(qū)有利于建立更加準確的氯離子侵蝕模型，對流區(qū)示意圖如圖5所示[64]。

范宏等[65]在研究中對暴露26 a的修船碼頭氯離子侵蝕情況進行了分析，結(jié)果顯示對流區(qū)的平均深度為15 mm。Rincon等[66]和Chen等[67]分別檢測1996年和1974年服役的臨海碼頭氯離子濃度分布，結(jié)果表明對流區(qū)平均深度為20 mm。對于普通混凝土而言，微裂縫幾乎是不可避免的[68]，裂縫的存在加劇了對流過程[69]，陸春華等[70]通過室內(nèi)模擬實驗認為，開裂混凝土試件經(jīng)歷15次干濕循環(huán)后，裂縫寬度小于0.3 mm，對流區(qū)深度為15 mm，裂縫寬度大于0.3 mm時，對流區(qū)深度20 mm。Frederiksen等[71]的研究認為只有潮差區(qū)、浪濺區(qū)、大氣區(qū)才存在對流區(qū)現(xiàn)象，由于水下區(qū)不存在干濕交替作用，所以，混凝土表層不存在對流區(qū)。Andrade等[72]認為，在Fick第二定律、邊界條件恒定以及半無限介質(zhì)的假定基礎(chǔ)上的一維解析解可修正為

C（x，t）=Co+（Cs-Co）erfc? x-Δx 2 Ds·t

式中：Ds是飽和混凝土中氯離子表觀擴散系數(shù)，m2/s;C是混凝土中氯離子質(zhì)量分數(shù)，%;Cs是對流區(qū)深度處混凝土中的氯離子質(zhì)量分數(shù)，%;Co是混凝土中初始的氯離子質(zhì)量分數(shù)，%;Δx為對流區(qū)深度，mm。

由此可見對流現(xiàn)象對混凝土壽命預測的重要性。影響大氣區(qū)對流區(qū)深度和峰值的因素主要有水灰比、時間、溫度和相對濕度等。

2.2 對流作用影響因素分析

2.1.1 水灰比

混凝土的密實度和孔隙大小是影響氯離子在混凝土內(nèi)部傳輸?shù)膬蓚€重要因素[73-76]，有研究認為，將水灰比0.67降至0.42，能在試驗周期內(nèi)減少25%的氯離子侵入[77-78]。Lifecon[79]在報告中指出，混凝土的水灰比直接影響對流區(qū)深度，這種關(guān)系在建立對流區(qū)深度模型以及壽命預測時有著重要作用。Oh等[80]、Van等[45]和Li等[81]認為氯離子在混凝土的孔隙中遷移時，水灰比越小，混凝土越密實，氯離子通道越小，越不容易形成對流區(qū)。Meira等[82]和Pedro等[83]認為減小水灰比能夠提升混凝土的密實性，降低混凝土“皮膚效應”帶來的影響，即減小水灰比，對流區(qū)峰值將不斷下降，直至對流區(qū)消失。Liu等[84]認為水灰比對對流區(qū)深度影響不顯著，但對對流區(qū)峰值與擴散區(qū)氯離子濃度影響較大。

因此，對流現(xiàn)象不易出現(xiàn)在水灰比較小的混凝土中，當不存在對流區(qū)時，氯離子傳輸過程得以簡化，可以直接運用擴散模型對混凝土結(jié)構(gòu)進行壽命預測。

2.1.2 暴露時間

Lin等[85]現(xiàn)場檢測了暴露在大氣區(qū)10、30、50 a的混凝土碼頭中氯離子濃度，發(fā)現(xiàn)對流區(qū)峰值處氯離子濃度分別為1.8%、2.5%、3%，如圖6所示，由此可見，暴露時間越長，對流區(qū)峰值越高。

Mangat等[86]認為，雖然時間越長混凝土水化程度越高，混凝土越致密，但在大氣區(qū)，相同時間內(nèi)混凝土毛細作用吸入的氯離子多于水化作用阻擋的氯離子量，所以，暴露時間較長的混凝土仍然存在對流區(qū)。

曹杰榮[87]在研究中分別檢測13個月、2 a、3 a的混凝土內(nèi)部氯離子濃度，發(fā)現(xiàn)其表層出現(xiàn)的對流區(qū)峰值分別為0.15%、0.2%、0.24%，由此可見，暴露時間越長，對流區(qū)峰值越高，與Liu等[84]的結(jié)論一致。李建強等[88]認為處于大氣區(qū)混凝土中氯離子濃度由外至內(nèi)逐漸降低并趨于平緩，在室外暴露13個月未出現(xiàn)明顯對流區(qū)，所以，大氣區(qū)混凝土中短期內(nèi)不易形成對流區(qū)。高延紅等[89]在探究混凝土中對流區(qū)形成過程時，對不同齡期的混凝土在室內(nèi)加速模擬環(huán)境中進行測試，當混凝土的暴露時間為40、80 d時，混凝土中未出現(xiàn)對流區(qū)，而當暴露時間達到120 d后，混凝土表層開始形成對流區(qū)。

由此可見，對流區(qū)的形成需要一定時間并且需經(jīng)歷多次干濕循環(huán)后才能形成，在海洋大氣區(qū)，普遍暴露1 a以上才會出現(xiàn)對流區(qū)，且時間越長峰值越高。

2.1.3 溫度

歐洲標準化委員會[90]和Amey [91]認為，對流區(qū)與環(huán)境溫度有著密切的關(guān)系，溫度升高會直接提升氯離子的擴散能力，從而加速對流區(qū)的形成。Van等[45]認為在干濕交替環(huán)境下，溫度的影響顯得十分重要，溫度較高不僅使內(nèi)部擴散速率增加，還使得毛細作用加強從而加快對流區(qū)的形成。Oh等[92]在含有溫度的計算模型中指出，25 ℃是一個活化臨界溫度，溫度高于25 ℃，氯離子擴散速率大大加快，同時，也加快了對流區(qū)的形成速度。張明敏[93]和徐可[94]在室內(nèi)模擬實驗中發(fā)現(xiàn)，高溫下，蒸發(fā)作用加快，干濕比例增大，由水分作為載體的氯離子遷移速度加快，進而影響對流區(qū)的深度及形成速度。

由此可見，溫度對對流區(qū)有較大影響，其主要原因為溫度升高增加了分子的動能，加快了氯離子的遷移速度，進而加速了對流區(qū)的形成并影響對流區(qū)深度。

2.1.4 相對濕度

濕度是形成對流區(qū)的最主要原因之一，濕潤鹽霧與高溫蒸發(fā)反復出現(xiàn)形成了干濕交替的環(huán)境。由于混凝土的多孔特性，使其表面能夠與水溶液充分接觸，在毛細作用下將溶液吸附于混凝土的表層，而后逐步滲透到混凝土的內(nèi)部，這一過程也將溶液中的氯離子傳遞到混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)中[95]。

Peter等[96]在劃分氯離子在混凝土中傳輸區(qū)間時，直接將對流區(qū)深度取為水分傳輸?shù)纳疃?，通常條件下，混凝土中水分的傳輸與相對濕度存在直接關(guān)系。Nilsson等[97]檢測了暴露在外界環(huán)境中混凝土相對濕度，發(fā)現(xiàn)隨著相對濕度的減小，混凝土單位面積的毛細吸水量呈下降趨勢，對流區(qū)的深度也會因此減小。李春秋等[98]通過具體的數(shù)值計算對干濕交替下混凝土中氯離子與水分傳輸進行了研究，證實在混凝土表層中，對流作用是氯離子主要的傳輸方式。金偉良等[99]在研究中指出，隨著外界相對濕度減小，表層混凝土孔隙液排空深度增加，進而增加表層混凝土毛細孔負壓力，當外界相對濕度增大時，隨著孔隙液滲入，氯離子的移動速度增加，對流現(xiàn)象更加明顯。李長賀[28]給出了實驗室環(huán)境干濕循環(huán)次數(shù)與對流區(qū)峰值的關(guān)系式

CΔx=αTβ

式中：α和β為擬合參數(shù);T為干濕循環(huán)周期。

大氣區(qū)中相對濕度是一個不斷變化的參數(shù)，同時伴隨日照、降雨等因素容易出現(xiàn)干濕循環(huán)的條件，混凝土經(jīng)歷多次干濕循環(huán)后易形成對流區(qū)。內(nèi)外濕度梯度是形成毛細作用的主要原因，且濕度梯度越大，對流區(qū)深度越深。

2.1.5 碳化作用? 碳化作用會影響混凝土中氯離子的擴散，而對流是擴散和毛細吸附的耦合作用，因此，碳化也會影響對流作用。

Yoon[100]認為碳化和氯離子共同作用時的碳化速率低于單一碳化速率，且碳化對氯離子擴散卻有明顯影響。主要是碳化后混凝土釋放的自由氯離子會重新向混凝土內(nèi)部擴散，從而加速對流區(qū)的形成。Xie等[101]的研究表明，碳化對氯離子擴散存在正反兩方面影響，一方面，碳化產(chǎn)物填充混凝土孔隙，阻止氯離子擴散;另一方面，碳化增加混凝土的平均孔徑，促進氯離子擴散。

牛荻濤等[102]檢測了3種不同混凝土經(jīng)歷多次快速碳化循環(huán)后對流區(qū)峰值處的自由氯離子和總氯離子含量，結(jié)果顯示，在峰值處的自由氯離子和總氯離子含量隨循環(huán)次數(shù)的增加而提高。高祥壯等[50]現(xiàn)場取樣服役大于20 a的日照港碼頭，通過檢測碳化和對流區(qū)深度發(fā)現(xiàn)，碳化平均深度在5.5 mm左右，對流區(qū)平均深度在9 mm左右，對流速度比碳化速度快。黃琪[103]通過電通量法測不同碳化條件下的混凝土，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過碳化后能夠明顯降低氯離子滲透，未碳化的混凝土對流區(qū)峰值明顯高于碳化處理后的混凝土，主要原因是碳化過程中形成的CaCO3沉淀附著在孔隙中，從而在一定程度上阻礙氯離子向內(nèi)侵蝕。楊蔚為等[104]通過試驗研究發(fā)現(xiàn)，雖然碳化對擴散有雙重作用，一方面，碳化增加混凝土密實度，阻礙氯離子擴散;另一方面，碳化增加混凝土內(nèi)毛細孔數(shù)量且增大自由氯離子含量，促進氯離子擴散，但試驗結(jié)果表明，對于部分碳化混凝土，氯離子擴散系數(shù)隨著碳化深度增加而增大，在干濕循環(huán)下形成的對流區(qū)峰值越大。

綜上所述，碳化對對流區(qū)的形成有著雙重作用，但大多數(shù)情況下碳化對混凝土中氯離子傳輸是加速作用，由于碳化反應粗化了混凝土的孔結(jié)構(gòu)，從而加快了混凝土中氯離子擴散速度，提高了混凝土中的氯離子含量，進而加速了對流區(qū)的形成。

3 結(jié)論

絕大多數(shù)沿海建筑物處于海洋大氣環(huán)境中，氯鹽導致的腐蝕問題較為普遍，因此，掌握大氣區(qū)混凝土中氯離子侵蝕規(guī)律對提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性有重要意義。大氣區(qū)氯鹽侵蝕分為外部沉積和內(nèi)部傳輸兩個過程，整理國內(nèi)外相關(guān)文獻，主要結(jié)論如下：

1）混凝土表面氯離子濃度可分為表面自由氯離子濃度和表面總氯離子濃度，表面自由氯離子濃度由內(nèi)部自由氯離子含量擬合推出，表面總氯離子濃度由內(nèi)部總氯離子含量擬合推出。大氣區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)的兩種表面氯離子濃度具有非常顯著的線性關(guān)系，且相同位置表面自由氯離子濃度略高于表面總氯離子濃度。

2）海水含鹽量、風速、暴露時間、水灰比與混凝土氯離子沉積量呈正相關(guān)關(guān)系，減小水灰比會加快混凝土表面沉積氯離子達到極值的速度，距海岸距離與混凝土氯離子沉積量呈負相關(guān)關(guān)系，其中，距海岸距離影響程度最為顯著。

3）對流區(qū)的表征參數(shù)主要為對流區(qū)峰值和深度，水灰比越大、暴露時間越長、溫度越高、內(nèi)外濕度梯度越大越容易形成對流區(qū)，其中，內(nèi)外濕度梯度影響程度最大。

上述結(jié)論可為海洋大氣區(qū)的后續(xù)研究乃至模型建立提供一定的借鑒和參考，另一方面，針對這些因素的影響過程，有目的地進行建筑物選址、布筋、防護等方面的工作，可有效延長混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命。目前，針對海洋大氣區(qū)氯離子在混凝土中沉積和傳輸行為所開展的研究多基于單因素，多因素耦合作用下的沉積和傳輸行為亟需更多更深入的研究，以便做出更加精確的計算模型，預測混凝土結(jié)構(gòu)壽命。

參考文獻：

[1]? ? 武海榮， 馬政偉， 楊歡， 等. 近海大氣環(huán)境中混凝土結(jié)構(gòu)的表面氯離子濃度[C]//2017第四屆海洋材料與腐蝕防護大會論文集， 廣東 湛江， 2017：258-265.

WU H R， MA Z W， YANG H， et al. Surface chloride ion concentration of concrete structures in offshore atmospheric environment [C]//Proceedings of the Fourth Marine Materials and Corrosion Protection Conference 2017， Zhanjiang， Guangdong， 2017：258-265. （in Chinese）

[2]? ? ECHEVARRIA V A. Concrete diffusivity and its correlation with chloride deposition rate on concrete exposed to marine environments [J]. Dissertations & Theses - Grad Works， 2012， 40（4）：42-47.

[3]? ? SONG H W， LEE C H， ANN K Y. Factors influencing chloride transport in concrete structures exposed to marine environments [J]. Cement and Concrete Composites， 2008， 30（2）：113-121.

[4]? ?ALCALA F J， CUSIODIO E. Atmospheric Chloride deposition in continental spain [J]. Hydrological Processes， 2008， 22（18）： 3636-3650.

[5]? ? 李金桂， 趙閨彥. 腐蝕和腐蝕控制手冊[M]. 北京：國防工業(yè)出版社， 1988：39.

LI J G， ZHAO G Y. Corrosion and corrosion control manual [M]. Beijing， National Defense Industry Press， 1988：39. （in Chinese）

[6]? ?蔡榮. 海洋環(huán)境下混凝土表面氯離子濃度多因素計算模型研究[D]. 南寧：廣西大學， 2017.

CAI R. Study on multi-factor computational models of surface chloride concentration for concrete exposed to marine environment [D]. Nanning：Guangxi University， 2017. （in Chinese）

[7]? ? MAKOWSKI G S， TRACHTE K， ROLLENBECK R， et al. Atmospheric salt deposition in a tropical mountain rainforest at the eastern Andean slopes of south Ecuador-Pacific or Atlantic origin？ [J]. Atmospheric Chemistry and Physics， 2016， 16（15）：10241-10261.

[8]? ? MUSTAFA M A， YUSOF K M. Atmospheric chloride penetration into concrete in semitropical marine environment [J]. Cement and Concrete Research， 1994， 24（4）：661-670.

[9]? ? MORINAGA S， IRINO K， OHTA T， et al. Life prediction of existing reinforced concrete structures determined by corrosion [J]. Cement and Concrete Research，1994， 29（19）：1411-1418.

[10]? ?郭冬梅. 沿海在役鋼筋混凝土橋梁性能退化及剩余使用壽命預測[D].杭州：浙江大學， 2014.

GUO D M.Prediction the remaining useful life and study of performance degaration for R.C. bridge near coastal areas[D]. Hangzhou：Zhejiang University， 2014. （in Chinese）

[11]? ? Standard specifications for concrete stractures -2007 designm [S]. Tokyo， Japan： Concretc Committee Japan Society of Civil Engineer， 2007.

[12]? ? MEIRA G R， ANDRADE C， PADARATZ I J， et al. Chloride penetration into concrete structures in the marine atmospheric zone：Relationship between deposition of chlorides on the wet candle and chlorides accumulated into concrete [J]. Cement and Concrete Composites， 2007， 29（9）：667-676.

[13]? ?劉軍， 邢鋒， 丁鑄. 環(huán)境參數(shù)對大氣氯離子作用的影響[J].低溫建筑技術(shù)， 2008， 30（6）：4-6.

LIU J， XING F， DING Z. The influence of environmental parameters on atmospheric chloride ion action [J]. Low Temperature Architecture Technology， 2008， 30（6）：4-6. （in Chinese）

[14]? ?趙尚傳. 基于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的海潮影響區(qū)環(huán)境作用區(qū)劃研究[J]. 公路交通科技， 2010， 27（7）：61-64， 75.

ZHAO S C. Study on zoning ofmarine environment based on concrete structure durability [J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development， 2010， 27（7）：61-64， 75. （in Chinese）

[15]? ? LIMA L J， TRAVERSA L P， DI MAIO A A. Chloride profiles and diffusion coefficients in structures located in marine environments [J]. Structural Concrete， 2004， 5（1）：1-4.

[16]? ?MCDONALD R L， UNNI C K， DUCE R A. Estimation of atmospheric sea salt dry deposition：Wind speed and particle size dependence [J]. Journal of Geophysical Research：Oceans， 1982， 87：1246-1250

[17]? ? MEIRA G R， ANDRADE M C， PADARATZ I J， et al. Measurements and modelling of marine salt transportation and deposition in a tropical region in Brazil [J]. Atmospheric Environment， 2006， 40（29）：5596-5607.

[18]? ?WOODCOCK A H.Salt nuclei in marine air as a function of altitude and wind force [J]. Journal of Meteorology， 1953， 10（5）：362-371.

[19]? ?LOVETT R F. Quantitative measurement of airborne sea-salt in the North Atlantic [J]. Tellus A， 1978， 30（4）：358-364.

[20]? ? GUSTAFSSON M E R， FRANZN L G. Dry deposition and concentration of marine aerosols in a coastal area， SW Sweden [J]. Atmospheric Environment， 1996， 30（6）：977-989.

[21]? ?PETELSKI T， CHOMKA M. Sea salt emission from the coastal zone[J]. Oceanologia， 2000， 42（4）：493-504.

[22]? ?謝舜韶. 化工傳遞過程[M]. 北京：化學工業(yè)出版社， 1980.

XIE S S. Chemical transfer process [M]. Beijing：Chemical Industry Press， 1980. （in Chinese）

[23]? ?彭智. 干濕循環(huán)與荷載耦合作用下氯離子侵蝕混凝土模型研究[D]. 杭州：浙江大學， 2010.

PENG Z. Model of chloride penetration concrete under the drying and wetting cycles coupled with load [D]. Hangzhou：Zhejiang University， 2010. （in Chinese）

[24]? ? ZHANG H F， ZHANG W P， GU X L， et al. Chloride penetration in concrete under marine atmospheric environment-analysis of the influencing factors [J]. Structure and Infrastructure Engineering， 2016：1-11.

[25]? ? THOMAS M D A ， MATTHEWS J D . Performance of PFA concrete in a marine environment 10-year results [J]. Cement and Concrete Composites， 2004， 26（1）：5-20.

[26]? ?劉偉龍. 海洋環(huán)境下混凝土中腐蝕離子傳輸與結(jié)合研究[D]. 山東青島：青島理工大學， 2013.

LIU W L. Study on corrosion ion transportion and binding ofconcrete in marine environment [D]. Qingdao， Shandong： Qingdao Tehcnology University， 2013. （in Chinese）

[27]? ?張榮亮， 楊建宇， 易偉建. 沿海大氣環(huán)境混凝土表面氯離子濃度與氯離子擴散系數(shù)相關(guān)性研究[J]. 公路， 2018， 63（7）：304-308.

ZHANG R L， YANG J Y， YI W J. Study on the correlation between chloride ion concentration on concrete surface and chloride ion diffusion coefficient in coastal atmospheric environment [J]. Highway， 2008， 63（7）：304-308. （in Chinese）

[28]? ? 李長賀. 干濕交替下氯離子在混凝土中傳輸機理及模型研究[D]. 鄭州：鄭州大學， 2014.

LI C H. Study on chloride ion corrosionmechanism and simulation of concrete under alternating wet and dry [D]. Zhengzhou：Zhengzhou University， 2014. （in Chinese）

[29]? ?趙羽習， 王傳坤， 金偉良， 等. 混凝土表面氯離子濃度時變規(guī)律試驗研究[J]. 土木建筑與環(huán)境工程， 2010， 32（3）：8-13.

ZHAO Y X， WANG C K， JIN W L， et al. Experimentalanalysis on time-dependent law of surface chloride ion concentration of concrete [J]. Journal of Civil， Architectural & Environmental Engineering， 2010， 32（3）：8-13. （in Chinese）

[30]? ? LIU J ， XING F ， DONG B Q . Microscopic mechanism of the diffusivity of concrete chloride ion [J]. Advanced Materials Research， 2013， 773：687-692.

[31]? ?MEIRA G R ， ANDRADE C ， VILAR E O ， et al. Analysis of chloride threshold from laboratory and field experiments in marine atmosphere zone [J]. Construction and Building Materials， 2014， 55：289-298.

[32]? ?孫叢濤， 康莉萍， 趙霞， 等.混凝土涂層的抗?jié)B性能[J]. 硅酸鹽通報， 2016， 35（5）：1378-1384.

SUN C T， KANG L P， ZHAO X， et al. Permeability resistance of concrete coating [J]. Bulletin ofthe Chinese Ceramic Society， 2016， 35（5）：1378-1384. （in Chinese）

[33]? ?牛建剛， 王瀟鵬. 塑鋼纖維輕骨料混凝土氯離子滲透性試驗研究[J]. 硅酸鹽通報， 2018， 37（6）：2025-2029.

NIU J G， WANG X P. Experimental study on chloride ion permeability of steel-plastic fiber lightweight aggregate concrete [J]. Bulletin of the Chinese Ceramic Society， 2018， 37（6）：2025-2029. （in Chinese）

[34]? ? SAKATA K. A study on moisture diffusion in drying and drying shrinkage of concrete [J]. Cement and Concrete Research， 1983， 13（2）：216-224.

[35]? ? SAEKI T， OHGA H， NAGATAKI S. Mechanism of carbonation and prediction of carbonation process of concrete [J]. Doboku Gakkai Ronbunshu， 1990（414）：99-108.

[36]? ? WONG S F， WEE T H， WADDIWUDHIPONG S， et al. Study of water movement in concrete [J]. Magazine of Concrete Research， 2001， 53（3）：205-220.

[37]? ?馬昆林， 謝友均， 唐湘輝， 等. 粉煤灰對混凝土中氯離子的作用機理研究[J]. 粉煤灰綜合利用， 2007， 20（1）：13-15.

MA K L， XIE Y J， TANG X H， et al. Research on the binding mechanism of fly ash and chloride ion in concrete [J]. Fly Ash Comprehensive Utilization， 2007， 20（1）：13-15. （in Chinese）

[38]? ? MAHDI V， FARHAD P， MOHAMMAD S， et al. In situ study of chloride ingress in concretes containing natural zeolite， metakaolin and silica fume exposed to various exposure conditions in a harsh marine environment [J]. Construction and Building Materials， 2013， 46：63-70.

[39]? ?DuraCrete. R17 Final technical report-General guidelines for durability dedign and redesign [R]. Denmark：The European Union， 2000.

[40]? ?陳微. 鹽霧干濕條件下基于水化產(chǎn)物的氯離子吸附及傳輸模型[D]. 杭州：浙江大學， 2016.

CHEN W. Study on chloride binding and transportation models based on hydrated phases in salt-fog wetting-drying environment [D]. Hangzhou：Zhejiang University， 2016. （in Chinese）

[41]? ?CHEN Y S， CHIU H J， Chan Y W， et al. The correlation between air-borne salt and chlorides cumulated on concrete surface in the marine atmosphere zone in north Taiwan [J]. Journal of Marine Science and Technology， 2013， 21（1）：24-34.

[42]? ? ANDRADE C， SARRIA J， ALONSO C. Relative humidity in the interior of concrete exposed to natural and artificial weathering [J]. Cement and Concrete Research， 1999， 29（8）：1249-1259.

[43]? ? LOCKINGTON D A， PARLANGE J Y， DUX P. Sorptivity and estimation of water penetration into unsaturated concrete [J]. Materials and Structures， 1999， 32（5）：342-347.

[44]? ? HONG K， HOOTON R D. Effects of fresh water exposure on chloride contaminated concrete [J]. Cement and Concrete Research， 2000， 30（8）：1199-1207.

[45]? ? VAN D Z A J J， TAHER A， ARENDS T. Modelling of water and chloride transport in concrete during yearly wetting/drying cycles [J]. Construction and Building Materials， 2015， 81：120-129.

[46]? ?李春秋. 干濕交替下表層混凝土中水分與離子傳輸過程研究[D]. 北京：清華大學， 2009.

LI C Q. Study on water and ionic transport processes in cover concrete under drying-wetting cycles [D]. Beijing：Tsinghua Univesity， 2009.（in Chinese）

[47]? ?達波， 余紅發(fā)， 麻海燕， 等. 南海島礁普通混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的調(diào)查研究[J]. 哈爾濱工程大學學報， 2016， 37（8）：1034-1040.

DA B， YU H F， MA H Y， et al. Investigationof durability of ordinary concrete structures in the South China Sea [J]. Journal of Harbin Engineering University， 2016， 37（8）：1034-1040. （in Chinese）

[48]? ?徐云飛， 李瓊， 孟慶林， 等. 南海島嶼氣象參數(shù)與建筑能耗分析[J]. 土木建筑與環(huán)境工程， 2018， 40（4）：42-47.

XU Y F， LI Q， MENG Q L， et al.Meteorological parameters and building energy consumption analysis of South China Sea Islands [J]. Journal of Civil，Architectural & Environmental Engineering， 2018， 40（4）：42-47. （in Chinese）

[49]? ?高旭. 某海港碼頭海洋大氣區(qū)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性評估與修復[D]. 山東青島：青島理工大學， 2011.

GAO X. Area of a seaport terminal oceanic and atmospheric assess the durability of reinforced concrete structures and repair [D]. Qingdao， Shandong： Qingdao Tehcnology University， 2011.（in Chinese）

[50]? ?高祥壯， 孔瑋， 田惠文， 等. 暴露24年后碼頭鋼筋混凝土梁的碳化和氯離子分布[J]. 港口科技， 2010（10）：16-22.

GAO X Z， KONG W， TIAN H W， et al. Carbonization and chloride distribution of reinforced concrete beam after 24 years exposure [J]. Science & Technology of Ports， 2010（10）：16-22. （in Chinese）

[51]? ?管學鵬. 天津港1-3號碼頭結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀檢測及結(jié)構(gòu)加固改造方法研究[D]. 天津：天津大學， 2012.

GUAN X P. Structure status detection and reinforcement method of Tianjin port 1-3 wharf [D]. Tianjin：Tianjin University， 2012. （in Chinese）

[52]? ?許澤啟. 海洋混凝土結(jié)構(gòu)壽命設計模型的邊界條件及壽命影響研究[D]. 南京：南京航空航天大學， 2018.

XU Z Q. Study on the impact of boundary condition on life design model and its impact on service life of marine concrete structure [D]. Nanjing：Nanjing University of Aeronautics and Astronautics， 2018.（in Chinese）

[53]? ?李偉文， 冷發(fā)光， 張根亮. 荷載作用下混凝土氯離子滲透性研究：研究現(xiàn)狀和研究方法[C]//HPC2002第四屆全國高性能混凝土學術(shù)研討會論文集， 武漢， 2002：191-197.

LI W W， LEN F G， ZHANG G L. Research on chloride ion permeability of concrete under load-Research status and research methods [C]//National Symposium on High-performance Concrete， 2002：191-197. （in Chinese）

[54]? ?袁利強， 孫叢濤， 程火焰. 非飽和混凝土氯離子傳輸模型研究綜述[J]. 混凝土， 2015（6）：32-36.

YUAN L Q， SUN C T， CHENG H Y.Research review of transport mode of chlorine ion in concrete under unsaturated state [J]. Concrete， 2015（6）：32-36. （in Chinese）

[55]? ?曹衛(wèi)群. 干濕交替環(huán)境下混凝土的氯離子侵蝕與耐久性防護[D]. 西安：西安建筑科技大學， 2013.

CAO W Q. Chloride transport and cover protection of concrete under drying-wetting cycles [D]. Xian：Xian University of Architecture and Technology， 2013.（in Chinese）

[56]? ?孫叢濤， 牛荻濤. 凍融環(huán)境混凝土氯離子擴散性能試驗研究[J]. 硅酸鹽通報， 2014， 33（8）：1863-1869.

SUN C T， NIU D T. Experimental study on chloride diffusionproperties of concrete in freeze-thaw environment [J]. Bulletin of the Chinese Ceramic Society， 2014， 33（8）：1863-1869. （in Chinese）

[57]? ?齊廣政. 海洋大氣環(huán)境下混凝土氯離子侵蝕性能的試驗研究[D]. 西安：西安建筑科技大學， 2012.

QI G Z. Experimental research on chloride ion erosion of concrete in the marine atmospheric environment [D]. Xian：Xian University of Architecture and Technology， 2012.（in Chinese）

[58]? ? HONG K， HOOTON R D. Effects of cyclic chloride exposure on penetration of concrete cover [J]. Cement and Concrete Research， 1999， 29（9）：1379-1386.

[59]? ?BHUTTA M A R， MARUYA T， TSURUTA K. Use of polymer-impregnated concrete permanent form in marine environment：10-year outdoor exposure in Saudi Arabia[J]. Construction and Building Materials， 2013， 43：50-57.

[60]? ?孫叢濤， 劉詩群， 牛荻濤， 等. 干濕循環(huán)條件下鋼筋銹蝕的臨界氯離子濃度[J]. 建筑材料學報， 2016， 19（2）：385-389.

SUN C T， LIU S Q， NIU D T， et al. Critical chloride concentration ofrebar corrosion under dry-wet cycles [J]. Journal of Building Materials， 2016， 19（2）：385-389. （in Chinese）

[61]? ?劉詩群， 孫叢濤， 牛荻濤. 鋼筋腐蝕臨界氯離子濃度研究綜述[J]. 硅酸鹽通報， 2014， 33（1）：83-91.

LIU S Q， SUN C T， NIU D T.Research review of critical chloride concentration in the corrosion of steel bar [J]. Bulletin of the Chinese Ceramic Society， 2014， 33（1）：83-91. （in Chinese）

[62]? ?王傳坤， 高祥杰， 趙羽習， 等. 混凝土表層氯離子含量峰值分布和對流區(qū)深度[J].硅酸鹽通報， 2010， 29（2）：262-267.

WANG C K， GAO X J， ZHAO Y X， et al. Peak value distribution of surface chloride concentration and convection depth of concrete [J]. Bulletin of the Chinese Ceramic Society， 2010， 29（2）：262-267. （in Chinese）

[63]? ? ANDRADE C， DIEZ J M， ALONSO C. Mathematical modeling of a concrete surface skin effect on diffusion in chloride contaminated media [J]. Advanced Cement Based Materials， 1997， 6（2）：39-44.

[64]? ? GAO Y H， ZHANG J Z， ZHANG S， et al. Probability distribution of convection zone depth of chloride in concrete in a marine tidal environment [J]. Construction and Building Materials， 2017， 140：485-495.

[65]? ?范宏， 趙鐵軍， 田礫， 等. 暴露26年后的混凝土的碳化和氯離子分布[J]. 工業(yè)建筑， 2006， 36（8）：50-53， 44.

FAN H， ZHAO T J， TIAN L， et al.Carbonation and chloride distribution of concrete after 26 year-exposure [J]. Industrial Construction， 2006， 36（8）：50-53， 44. （in Chinese）

[66]? ? RINCON O T， CASTRO P， MORENOE I， et al. Chloride profiles in two marine structures：meaning and some predictions [J]. Building and Environment， 2004， 39（9）：1065-1070.

[67]? ? CHEN Y， XU J， LIU R G， et al. Research on chloride diffusion model of PC with chloride attack in marine atmosphere zone [J]. Applied Mechanics and Materials， 2014， 711：481-484.

[68]? ?LI P H， JIN B. Modelling of chloride diffusion into surface-biodeposited concrete [J]. Applied Mechanics and Materials， 2012， 164：107-110.

[69]? ? TING S， YANG L. Chloride ion erosion experiment research in cracked concrete [J]. IOP Conference Series：Earth and Environmental Science， 2017， 81：012134.

[70]? ?陸春華， 張邵峰， 劉榮桂， 等. 橫向彎曲裂縫對混凝土內(nèi)氯離子侵蝕作用的影響[J]. 土木建筑與環(huán)境工程， 2013， 35（6）：124-130.

LU C H， ZHANG S F， LIU R G， et al. Influence of transverseflexural crack on chloride penetration in concrete [J]. Journal of Civil，Architectural & Environmental Engineering， 2013， 35（6）：124-130. （in Chinese）

[71]? ?FREDERIKSEN J M， NILSSON L O， SANDBERG P， et al. No.83 HETEK-A system for estimation of chloride ingress into concrete-theoretical background [R]. Denmark：Denmark Ministry of Transport， 1997.

[72]? ? ANDRADE C， CLIMENT M A， DE VERA G. Procedure for calculating the chloride diffusion coefficient and surface concentration from a profile having a maximum beyond the concrete surface [J]. Materials and Structures， 2015， 48（4）：863-869.

[73]? ?GU X， LI C. FEManalysis of the concrete structure life under the condition of the chloride ion corrosion[C]//International Conference on Information & Computing， IEEE， 2011.

[74]? ? SHI C J， DENG D H， XIE Y J. Pore structure and chloride ion transport mechanisms in concrete [J]. Key Engineering Materials， 2006， 302/303（3）：528-535.

[75]? ?HAN S H， PARK W S. Analysis of chloride ion penetration in marine concrete structure[C]//Asian & Pacific Coasts -international Conference， 2003.

[76]? ?牛建剛. 一般大氣環(huán)境多因素作用混凝土中性化性能研究[D]. 西安：西安建筑科技大學， 2008.

NIU J G. Concrete neutralization in the atmospheric environment based on multi-factor effects [D]. Xian：Xian University of Architecture and Technology， 2008.（in Chinese）

[77]? ? VEDALAKSHMI R， RAJAGOPAL K， PALANISWAMY N. Long term corrosion? performance of rebar embedded in blended cement concrete under macro cell corrosion condition [J]. Construction and Building Materials， 2008， 22（3）：186-199.

[78]? ?CHALEE W， TEEKAVANIT M， KIATTIKOMOL K， et al. Effect of W/C ratio on covering depth of fly ash concrete in marine environment [J]. Construction and Building Materials， 2007， 21：965-71.

[79]? ?Lifecon service life models：instructions on methodology and application of models for the prediction of the residual service life for classified environmental loads and types of structures in Europe [R]. Life Cycle Management of Concrete Infrastructures for Improved Sustainability， 2003.

[80]? ?OH B H， CHA S W， JANG B S， et al. Development of high-performance concrete having high resistance to chloride penetration [J]. Nuclear Engineering and Design， 2002， 212（1）：221-231.

[81]? ?LI C， WANG R， LIU R. Similarity study on chloride corrosion of prestressed concrete in marine atmosphere [J]. IOP Conference Series：Materials Science and Engineering， 2018， 307：012054.

[82]? ?MEIRA G R， ANDRADE C，ALONSO C， et al. Durability of concrete structures in marine atmosphere zone：The use of chloride deposition rate on the wet candle as an environmental indicator [J]. Cement and Concrete Composites， 2010， 32（6）：427-435.

[83]? ?PEDRO F M， ANTONIO C， FRANCESCA L. Service life of RC structures：chloride induced corrosion：prescriptive versus performance-based methodologies [J]. Materials and Structures， 2012， 45（1）：277-296.

[84]? ?LIU J， OU G F， QIU Q W， et al. Chloride transport and microstructure of concrete with/without fly ash under atmospheric chloride condition [J]. Construction and Building Materials， 2017， 146：493-501.

[85]? ?LIN G， LIU Y H， XIANG Z H. Numerical modeling for predicting service life of reinforced concrete structures exposed to chloride environments [J]. Cement and Concrete Composites， 2010， 32（8）：571-579.

[86]? ?MANGAT P S， MOLLOY B T. Prediction of long term chloride concentration in concrete [J]. Materials and Structures， 1994， 27（6）：338-346.

[87]? ?曹杰榮. 海洋環(huán)境下混凝土表層氯離子濃度分布及時變規(guī)律[D]. 山東 青島：青島理工大學， 2018.

CAO J R. Chloride ion concentration distribution and evolution in concrete surface exposed to marine environment [D]. Qingdao， Shandong：Qingdao Tehcnology University， 2018.（in Chinese）

[88]? ?李建強， 金祖權(quán)， 陳永豐. 海洋環(huán)境混凝土對流區(qū)形成機理及氯離子遷移速率分析[J]. 混凝土， 2017（5）：55-58， 62.

LI J Q， JIN Z Q， CHEN Y F. Analysis of chloride ion migration rate and formation mechanism of convection zone in marine concrete [J]. Concrete， 2017（5）：55-58， 62. （in Chinese）

[89]? ?高延紅， 趙靜， 鄭盈盈， 等. 模擬自然潮差環(huán)境混凝土氯離子侵蝕對流區(qū)深度的相似性與隨機性[J]. 自然災害學報， 2018， 27（5）：63-69.

GAO Y H， ZHAO J， ZHENG Y Y， et al. Similarity and randomness of convection zone depth of chloride in concrete under simulated tidal environment [J]. Journal of Natural Disasters， 2018， 27（5）：63-69. （in Chinese）

[90]? ?Hygrothermal performance of building materials and products：determination of water vapor transmission properties：EN ISO 12572 [S]. CEN， Brussels， 2001.

[91]? ?AMEY S L. Predicting the service life of concrete marine structures：An environmental methodology [J]. ACI Structural Journal， 1998， 95（2）：39-43.

[92]? ?OH B H， JANG S Y. Effects of material and environmental parameters on chloride penetration profiles in concrete structures [J]. Cement and Concrete Research， 2007， 37（1）：47-53.

[93]? ?張明敏. 混凝土中氯離子傳輸機理研究[D]. 山東 青島：青島理工大學， 2012.

ZHANG M M. Research on transport mechanism of chloride in concrete [D]. Qingdao， Shandong：Qingdao Tehcnology University， 2012. （in Chinese）

[94]? ?徐可. 不同干濕制度下混凝土中氯鹽傳輸特性研究[D]. 湖北 宜昌：三峽大學， 2012.

XU K. Properties of chloride ions transportion in concrete under different drying-wetting cycles [D]. Yichang， Hubei：China Three Gorges University， 2012.（in Chinese）

[95]? ?YILMAZ A B， DEHRI? ? ， ERBIL M. Effects of ammonium chloride salt added to mixing water on concrete and reinforced concrete subject to atmospheric corrosion [J]. Cement and Concrete Research， 2002， 32（1）：91-95.

[96]? ?PETER S， BAMFORTH P， BAROGHEL B V， et al. Model code for service life design：FIB bulletin34 [S]. 2006.

[97]? ?NILSSON L O. The relation between the composition， moisture transport and durability of conventional and new concretes [C]//International RILEM Workshop on Technology Transfer of the New Trends in Concrete， Barcelona， Spain， 1994：63-82.

[98]? ?李春秋， 李克非. 干濕交替下表層混凝土中氯離子傳輸：原理、試驗和模擬[J]. 硅酸鹽學報， 2010， 38（4）：581-589.

LI C Q， LI K F.Chloride ion transport in cover concrete under drying-wetting cycles：theory， experiment and modeling [J]. Journal of the Chinese Ceramic Society， 2010， 38（4）：581-589. （in Chinese）

[99]? ?金偉良， 張奕， 盧振勇. 非飽和狀態(tài)下氯離子在混凝土中的滲透機理及計算模型[J]. 硅酸鹽學報， 2008， 36（10）：1362-1369.

JIN W L， ZHANG Y， LU Z Y. Mechanism and mathematic modeling of chlorlde permeation? in concrete under unsaturated state [J]. Journal of the Chinese Ceramic Society， 2008， 36 （10）：1362-1369. （in Chinese）

[100]? ?YOON I S. Deterioration of concrete due to combined reaction of carbonation and chloride penetration：Experimental study [J]. Key Engineering Materials， 2007， 348/349：729-732.

[101]? ?XIE X L， FENG Q G， CHEN Z， et al. Diffusion and distribution of chloride ions in carbonated concrete with fly ash [J]. Construction and Building Materials， 2019， 218：119-125.

[102]? ?牛荻濤， 孫叢濤. 混凝土碳化與氯離子侵蝕共同作用研究[J].硅酸鹽學報， 2013， 41（8）：1094-1099.

NIU D T， SUN CT. Study on interaction of concrete carbonation and chloride corrosion [J]. Journal of the Chinese Ceramic Society， 2013， 41（8）：1094-1099. （in Chinese）

[103]? ?黃琪. 纖維摻量對混凝土碳化 氯離子滲透性能的影響[J]. 四川建材， 2019， 45（7）：3-4， 27.

HUANG Q.Effect of fiber content on the carbonation chloride ion permeability of concrete [J]. Sichuan Building Materials， 2019， 45（7）：3-4， 27. （in Chinese）

[104]? ?楊蔚為， 鄭永來， 鄭順. 混凝土碳化對氯離子擴散影響試驗研究[J].水利水運工程學報， 2014（4）：93-97.

YANG W W， ZHENG Y L， ZHENG S. Experimental studies of concrete carbonization impact on chloride diffusion [J]. Hydro-Science and Engineering， 2014（4）：93-97. （in Chinese）

（編輯 鄧云）

收稿日期：2019-07-31

基金項目：? 應用基礎(chǔ)研究項目（CHJ17J033）;中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項子課題（XDA13040402）

作者簡介：? 胡勁哲（1995- ），男，主要從事混凝土耐久性研究，E-mail：154307881@qq.com。

孫叢濤（通信作者），男，高級工程師，博士后，E-mail：suncongtao@qdio.ac.cn。

Received： 2019-07-31

Foundation items：? Applied Basic Research Projects （No.CHJ17J033）; Sub-Project of the Strategic Priority Research Program of CAS （No.XDA13040402）

Author brief：? Hu Jinzhe （1995- ）， main research interest： durability of concrete， E-mail： 154307881@qq.com.

Sun Congtao （corresponding author）， senior engineer， postdoctoral， E-mail：suncongtao@qdio.ac.cn.