《混凝土结构耐久性设计规程》中抗氯离子渗透性检测方法的试验研究

1、混凝土结构耐久性设计规程中抗氯离子渗透性检测方法的试验研究混凝土结构耐久性设计规程中抗氯离子渗透性检测方法的试验研究来源：混凝土2007年第2期（总第208期）中国混凝土与水泥制品网2（X17-4-12（以下简称规程），已于2005年12月1日在山东省内颁布实施，填补了之前国内尚无结构耐久性设计规范的一项空白。规程规定了混凝土结构耐久性设计的原则、内容、结构构造和材料选用基本要求，提出了施工、检测与维护的基本要求及防腐蚀附加措施及试验方法。由于山东省大规模工程建设比较集中，并且地处沿海，有长达3000多公里的海岸线，有盐土地区分布，而且作为北方地区，山东省每年冬季仍大量使用氯盐类“融雪剂”如氯

2、化钠、氯化钙、氯化镁等），因此存在着广泛的氯盐侵蚀环境，规程就此提出了三种混凝土抗氯离子渗透性试验评定方法，包括美国ASTMC1202混凝土抗氯离子渗透性标准试验方法直流电量法），用交流电测量混凝土氯离子渗透性方法和氯离子扩散系数快速测定的RCM法。ASTM C1202在国际上应用普遍，但试验时间较长，施加电压较高易对试块产生影响1；交流电法最早由Monfore2提出并曾被Hansen3和Feldman采用赵铁军对其进行了完善并形成了一套比较成熟的试验方法；而RCM摘要：针对山东省混凝土结构耐久性设计规程中混凝土抗氯离子渗透性检测方法进行了试验研究。试验结果表明，规程中的交流电法和RCM法可以

3、便捷准确的评定混凝土中氯离子的渗透性，有广阔的应用前景。但不同的试块制备方法对氯离子渗透性电测法的试验结果影响很大，考虑到工程上混凝土的实际情况，建议规程中的混凝土抗氯离子渗透性试验评定方法应对试块的制备方法应提出更明确的要求。关键词：混凝土；氯离子；渗透性；交流电法;RCM法中图分类号:TU528.01文献标志码:A文章编号：1002-3550-(2007)02-0005-030前百根据山东省地理、环境特点并结合山东地区混凝土结构耐久性现状及实践经验编写的DBJ14-S6-2005混凝土结构耐久性设计规程法则是目前被欧洲国家广泛采用的一种方法。上述三种方法都可以快速评价氯离子在混凝土内的传输

4、性质，但其机理和具体试验过程有较大差异。由于之前围绕ASTMC1202法的试验研究已有很多68,本文就交流电法和RCM法重点进行了试验研究，并结合试验结果对规程中的氯离子试验方法提出了一些意见和建议。1原材料及配合比水泥选用的是安徽海螺水泥股份有限公司的42.5级普通硅酸盐水泥，水泥熟料的化学组成见表1；粉煤灰选用了潍坊电厂粉煤灰公司的II级粉煤灰，性能指标见表2;砂为细度模数2.7,含泥量0.3%的河砂；碎石最大粒径为31.5mm,含泥量0.3%;纤维采用KDZH型聚丙烯阻裂纤维，其性能见表3;减水剂采用的是青岛科力达公司的一种蔡系高效减水剂，减水率为20.5%;膨胀剂是一种UEA型膨胀剂。

5、混凝土试块的配合比如表4所示：*1水龙姆斯茴化七幻龙*2粒改发性的插LS1O：FeQ,CaOMgOSOjf-CiOLo«<?<t谀失R-KU21SO5426601260660炎0159gFU.SO103.006.000.7017C表3妾两姐用融野怆内性啖住能构走取用/军，心汉的也含断很伸长率awftijrttisa仲K初技术制小十>550wig=6岚w)检僧相果55«550IS7!70在J布盘土前两：;匕Bl35060655IOSO280102500ISB251760S3IOSO10250331504B331010065510501W1Q.250024Bu

6、2K100。力IOSO18010.2J0Q242试块制备及试验过程在本试验研究中采用了两种方法评价混凝土的氯离子渗透性，一种是通低压交流电的方法，通过测量混凝土的电阻评定其氯离子渗透性，另一种是德国Aachen工业大学提出的RCM法。两种方法均已列入2005年12月实施的DBJ14S62005混凝土结构耐久性设计规程。2.1 用交流电阻法评价混凝土氯离子渗透性试验所用试块规格为直径100mm,高度50mm的圆柱体，但采用了两种方法准备试块。一种是直接在模具中浇筑成型，试块成型24h后拆模，放入水中养护直至龄期；另一种是在混凝土构件上取芯得到。图1是交流电阻试验装置图，具体试验步骤参见规程9o郭

7、/支出窗决(B IS-2aL CO11!支架2.2 RCM法评价混凝土氯离子渗透性该试验中的试块规格和制备情况与交流电法基本一致。图2是RCM试验装置图，具体试验步骤参见规程刃。援贷的（内外|州，外仟口4-12。.I4130-170）JKOH喏般匚R柩板一/兀售:写图成付的极板KSJMT湍瞰国2RCM法装遇图3试验结果与分析3.1交流电阻试验混凝土交流电阻试验结果如表5所示:浇讥成型试块2Sd>取芯试块56可电用测定值/n电导值f icr's)电用测定值n电导值，30A1361277.0081 38072.464A25&3171.5272 27543.956A3SS417

8、1.2331 S4.554.201A43582793305 36029.762B1510196.0782 47040.486B2846118.2033 04032395B36353 2so30.769B4$11甲感|而G枭-歹9加25.188coin表5海凝土交流电用试脍结果n Al A2 .13 A4 3162 B3 B4从块编号IS 3 攵流电用试验结果on Iha c oil 5 x ：r洗及成网荣芯成型32RCM试验混凝土RCM试验所得氯离子扩散系数如表6、图4所示:3.3结果分析由试验结果可以看出，粉煤灰的掺入使得混凝土电阻值提高，氯离子扩散系数下降。由于在混凝土硬化过程中，水泥熟料

9、矿物的水化反应在先，粉煤灰的二次水化反应在后，在高水灰比时，绝大部分水泥的水化有充足的水分供应，不掺粉煤灰的试块比掺粉煤灰的试块早期密实度高，但到了后期，水泥熟料的水化产物中的Ca(OH)2不断侵蚀粉煤灰玻璃微珠的致密表表6混凝土交流电涧试监结果浇俎成里试块286取芯试块564)氯图r扩散系数f10nm为氯档于扩股票数1A122.9686374A219.423A3A49.1671.918B115.4156001B212.0621.567B3B4靠混陶凝土网一层，粉煤灰由外向里逐渐水化，同时反过来促进水泥熟料矿物的进一步水化，再加上粉煤灰的滚珠效应和微集料填充效应，所以掺粉煤灰的试块抗氯离子渗透

10、性高于不掺粉煤灰的试块。另外，粉煤灰还可以降低混凝土中孔溶液的电导率，因此试块电阻值提高。对比B1和A2的结果(二者粉煤灰取代率一样）可以看出，在一定的水胶比范围（本试验仅采用了04和0.44两种水胶比）内，胶凝材料用量对于混凝土电阻值及氯离子扩散系数的影响没有明确的规律。这一现象也出现在其他研究者的试验中510o本试验中A4掺加了聚丙烯纤维，但测得的交流电阻在两种不同方法制备的混凝土中却呈现出了不同的变化趋势。在浇筑成型的一批中，A4的电阻比A3下降了38.7%,而在取芯成型的一批中,A4的电阻却比A3提高了821%。其原因为，纤维的加入增加了混凝土中的界面,从而导致较早龄期的混凝土渗透性的

11、提高，随着龄期延长，混凝土中纤维阻裂的效应逐渐发挥出来，混凝土渗透性相应下降。另外，该结果也与试块制备方式关系密切。应该指出，掺加合成纤维以制备有抗渗性要求的混凝土，必须通过严格的施工控制以保证其抗渗效果和抗渗质量。由试验结果还可以看出，掺加了膨胀剂的混凝土，和未掺加膨胀剂的混凝土相比，其交流电阻提高而氯离子扩散系数下降，如B2的交流电阻比未掺膨胀剂的B1提高了65.9%（浇筑成型）和31%（取芯成型），B4的电阻比B3提高了277%（浇筑成型）和222%（取芯成型）；B2的氯离子扩散系数比未掺膨胀剂的B1降低了21.8%（浇筑成型）和73.9%（取芯成型），B4的氯离子扩散系数比B3降低了4

12、6%（浇筑成型）。这是由于UEA系膨胀剂水化生成的钙研石针状晶体可随着水泥石结构的形成逐步在水泥石中搭接延伸，有效堵塞孔隙和毛细管通路,使水泥石结构趋于致密而降低混凝土的渗透性,在补偿收缩的同时提高混凝土的密实性。不论是交流电法还是RCM法，取芯成型的混凝土试块氯离子渗透性电测结果比浇筑成型的试块降低显著，除了龄期的因素之外，试块不同的制备方法对其电阻测值的影响很大。由于这两种方法所用的试块规格较小（规程中的交流电法试块成型规格!lOOmmx50mm,RCM法建议试块以“100mmx300mm或1OOmmxlOOmmx100mm成型后再切割成试验用规格），对于普通及高性能混凝土来说，骨料对浇筑

13、成型的试块质量影响很大，致使电测氯离子渗透性结果偏高，而且离散性较大。4结论交流电法和RCM法都可以便捷准确的评定混凝土中氯离子的渗透性，有很广阔的应用前。而且，交流电法相对来说试验时间更快捷,装置安装好后可以立即读取电阻值，试验对混凝土试块影响极小（因为试块接触NaCl溶液时间很短），从试验操作角度来看，有助于试块的重复利用。不同的试块制备方法对这两种氯离子渗透性电测法的试验结果影响很大，因此浇筑成型的制备方法更适用于砂浆试块的试验检测，考虑到工程上混凝土的骨料选用情况，建议规程中的混凝土抗氯离子渗透性试验评定方法尤其是交流电法应对试块的制备方法提出更明确的要求。参考文献:1赵铁军.混凝土渗

14、透性M.北京：科学出版社,1995.2 G.E.Monfore.TheElectricalResistivityofConcreteJ.JournalofthePCAResearchDevelopmentLaboratories.May,1968:35-48.3 M.R.Hansen,M.L.Leming,P.Zia,etal.ChloridePermeabilityandACImpedanceofHighPerformanceConcreteinSevereEnvironmentsR.ACISP-140,1993:121-145.4 R,F.Feldman,G.C.Chan,R.J.Brou

15、sseau?etal.InvestigationoftheRapidChloridePermeabilityTestJ.ACIMaterialsJournal,May-June1994,91(2):246-255.5赵铁军.高性能混凝土的渗透性研究博士学位论文北D.北京：清华大学,1997.6 M.H.ZhangandO.E.GjIrv.PermeabilityofHigh-StrengthLightweightConcrete.ACIMaterialsJournaIJ.Sept.Oct91991,88(5):463-469.7 C.Andrade.CalculationofChlorideDiffusionCoefficientsinConcretefromIonicMigrationMeasurementJ.CementandConcreteResearch,1993,23(3):724-742.8 N.R.BuenfeldandJ.B