由于場地、人力等條件所限,混凝土耐久性試驗大多是在實驗室完成,而實驗室中的試驗都是理想條件下的試驗,雖然具有試驗條件易控制,試驗速度快的優點,但與工程結構的實際服役環境往往差別很大,并且一般為短期試驗或加速試驗。對氯離子侵蝕來說,往往只側重考慮毛細吸附、擴散、滲透中的某一種方式,不能全面反映自然環境下混凝土結構生命周期中的耐久性變化,近幾年人們越來越重視長期的現場試驗。
Schueremans等對位于比利時西北部鄰近北海的澤布勒赫港進行了長期觀測試驗。為提高碼頭岸壁的耐久性,1993年當地主管部門決定在其建成后即采。用滲透型涂料進行表面處理,該碼頭岸壁概況如圖4.28所示

工程中采用了不含溶劑的異丁基三乙氧基硅烷,根據實驗室試驗,首先確定滲透型涂料的噴涂量為300g/m2。為避免可能的海水侵蝕,在岸壁拆模后混凝土表面未干之前,應應該進行第一次表面處理;在混凝土拆模后7d進行第二次表面處理,以增加硅烷的滲透深度。研究人員分別在1996,1998和2005年對該碼頭進行了鉆芯取樣分析,取自碼頭岸壁的5種芯樣分別為:1潮汐區未經表面處理的芯樣;2潮汐區上部未經表面處理的芯樣;3潮汐區經過表面處理的芯樣;4潮汐區上部經過表面處理的芯樣;5碼頭岸壁上表面經處理過的芯樣。
依據比利時標準NBN B15-250(1990)在現場取芯切片后芯樣中氯離子分布情況。導致鋼筋銹蝕的只是氯離子中水溶性氯離子。因此測氯離子包括兩部分,自由氯離子和Friedcl鹽中的氯離子。測量結果如圖4.29~4.33所示,圖中數值為通過化學滴定分析得到的平均值。
從各圖可以看出,潮汐區處于氯離子含量的離散性較小,而潮汐區上部氯離子含量的離散性較大,這主要是由于潮汐區上部藻類,飛濺海水,鹽結晶,碳化環境等暴露條件的不同使混凝土遭受氯離子的侵蝕的不確定性變大。顯而易見的是,由于沒有滲透型涂料的隔離阻擋,潮汐區處未經處理混凝土的氯離子含量較高。外表面處為2.2%,95mm深度處為0.9%(占水泥質量的百分比),而經過硅烷表面處理混凝土的氯離子含量要低得多,外表面處為1.2%.95mm深度處為0.03%.碼頭岸壁上表面僅受海霧中的氯離子侵蝕,氯離子含量較少,雖然在1998年和2005年的檢測中,潮汐區處經表面處理混凝土在距表面15mm位置的氯離子濃度仍然較高,與未經表面處理混凝土的氯離子濃度值相近,從2005年的檢測結果看,在更深位置處(25mm以后)氯離子濃度與1996年的檢測結果基本相同,說明該處氯離子濃度仍與初始氯離子濃度相當。



Schueremans根據現場檢測中得來的相關數據計算了氯離子擴散系數的均值和方差(見表4.1),使用可靠度方法預測該碼頭的服役壽命。失效概率取0.5、0.15和0.07(相應的目標可靠指標分別為0、1.0和1.5)其中0.5是通常所取的失效概率,0.15則是ISO2394對正常使用極限狀態所要求的失效概率。按照氯離子臨界濃度為水泥質量的0.7%。鋼筋的保護層厚度為120mm,定義鋼筋表面氯離子濃度超過氯離子臨界濃度為服役壽命結束,所計算得到的服役壽命如表4.1所示。可以看出,在氯離子侵蝕為結構破壞主要因素的情況下,滲透型涂料表面處理可以大幅度提高混凝土結構的使用壽命。當然,達到預測服役壽命后,并非結構完全倒塌失效,而是把混凝土中鋼筋表面處氯離子濃度超過0.7%,鋼筋開始銹蝕作為結構壽命的終結。

Nanukuttan等在位于蘇格蘭東北部的Dornoch大橋附近進行了7年暴露試驗,試驗橋墩的情況如圖4.34所示,其中部分橋墩使用滲透型涂料進行了表面處理,部分未進行處理。通過試驗發現經表面處理后混凝土的氯離子含量與未經表面處理的混凝土橋墩相近(見圖4.35和圖4.36)。分析其原因,首先,該區域漲潮和落潮的水位變動為2m,混凝土表面水頭壓力較大,面滲透型表面處理對毛細吸收影響很大,但對氯離子通過擴散、滲透方式的影響并不大;其次,試驗混凝提的水膠比為0.4,混凝土本身比較密實,抗氯離子侵蝕性較強(經測定其表現氯離子擴散系數小于4x10-的負32m2/s)而滲透型涂料難以向水膠比較小的混凝土滲透,故對其抗氯離子侵蝕性提高幅度不明顯。

