混凝土抗氯离子渗透性扩散系数的电迁移试验方法

附录A混凝土抗氯离子渗透性扩散系数的电迁移试验方法

A.0.1本试验方法可用于测定非稳态电迁移试验中混凝土的氯离子扩散系数。

A.0.2试验仪器设备和化学试剂应满足下列要求：

1试验装置如图A.0.2所示；

2橡胶套筒、电解质水槽、阳极和阴极各6个，不锈钢管卡12个；

3真空泵，真空度不大于lOOOPa；

4真空容器，内径不小于250mm；

5温度计或可读热电偶，精度：±0.2℃；

6两脚规和游标卡尺，游标卡尺精度

7符合标准的蒸福水或去离子水；

8分析纯试剂配制的饱和氢氧化钙溶液；

9化学纯试剂配制的10%氯化钠溶液12L；

10化学纯试剂配制的0.3mol/L氢氧化钠溶液约300ml；

11显色指示剂，分析纯试剂配制的0.3mol/L硝酸银溶液。

图A.0.2试验装置图

1-阳极;2-阳极溶液;3-试件；4-阴极溶液；5-电解质水槽;6-有机玻璃支架；7-阴极架;

8-阴极；9-不锈钢关卡；10-橡胶套筒；11-直流稳压电源

A.0.3试验步骤应符合下列规定：

1制作直径100mm、厚度100mm、骨料最大粒径不大于25mm的混凝土

试件，试件用内径100mm、高度100mm的圆柱体钢模按标准方法成型，或时硬

化混凝土钻芯取样，试验以3块试件为一组；

2试件成型后立即用塑料薄膜覆盖并放入标准养护室，24h后拆模并进行

标准养护;

3试件到达养护龄期，沿试块中间切成两个直径100mm、厚度50mm的圆

柱形试件；当试件在实体混凝土结构中钻取时，先切割成标准试件尺寸，然后在

标准养护室水池中浸泡72h后进行试验；

4用刷子清洗表面及缝隙的浮灰，擦去试件表面多余的水分，当试件暴露

于空气中至表面干燥后，将试件放入真空容器中进行抽真空处理；

5试件抽真空时，每个试件的表面暴露在真空中，在5min内将真空容器中

的绝对压力减少到lOOOPa以下，保持真空3h后，维持这一真空度将饱和的氢氧

化钙溶液吸入真空容器，直至淹没试件，试件浸泡lh后恢复常压，再继续浸泡

(18±2)h；

6将试块从氢氧化钙溶液中取出后，用干抹布擦干表面水分，用游标卡尺

测量试件的厚度，精确到0.1mm,当试件达到表面干燥的状态后将试件塞进橡胶

套筒内，新鲜的切割面朝下，用两个不锈钢管卡将试块与橡胶套筒箍紧至不渗漏;

7将浓度为10%的氯化钠溶液注入阴极电解质水槽中，将().3mol/L的氢氧

化钠溶液注入橡胶套简内约3()()ml时，将橡胶套筒放入阳极电解质水槽中，测量

此时氢氧化钠溶液的初始温度；注入氯化钠溶液的电解质水槽中的阴极连接电源

负极，注入氢氧化钠溶液的橡胶套筒中的阳极连接电源正极；

8以3个试件为1组，分别与电源的接口相连；

9接通电源，调节各回路电压到30V,分别观察各回路初始电流，根据初

始电流值从表A.0.3中选择试验电压;根据实际施加的试验电压测得的试验电流,

选择试验时间进行试验；

10通电结束测量氢氧化钠溶液的最终温度；

11取出试件并用自来水冲洗试件表面，再用干抹布擦干表面，立即用压力

试验机沿轴向劈成两半；

12在新翳开的断面喷涂0.1mol/L的硝酸银溶液，放置

A.0.4氯离子渗透深度可采用下面两种方法获得：

1用两脚规和游标卡尺测量白色氯化银标示的渗透深度，从正中间向两每

隔10mm测量一个数据，精确到0.1mm,当某一测点被骨料阻挡则将测点移动到

最近未被阻挡的位置进行测量；共测得7个数据，测量位置如图A.0.4-1所示。

氯离子渗透深度平均值为7个测点氯离子渗透深度的平均值。

2采用图像获取装置获得图A.0.4-2所示显色区域及标志物的几何参数.然

后使用AdobePhotoshop软件“工具”选项里的“快速选择工具”选取数码图片

中显示为白色的氯离子扩散区域，设置为图层1,并利用AdobePhotoshop软件

“编辑”菜单的“填充”选项将图层1填充为红色。然后，打开“直方图”窗口，

获取图层1的像素值P.o类似地，使用“工具”选项里的“矩形选择工具”将图

片中标志物设置为图层2,并填充为红色。接着，在“直方图”窗口中获取图层

2的像素值々o根据图层宽度与其像素值成正比的原理计算氯离子扩散深度平均

值：

小巴一6(A.0.4-1)

(A.0.4-2)

式中，松表示氯离子渗透深度平均值；［代表扩散区域像素值；9代表10mm?标

志物像素值；0/代表扩散区域底部边长像素值；P。代表标志物底边长10mm

的像素值。

1A1

~\r----------------------------H/-

图A.0.4-I氯离子渗透深度测显示意图（测点法）

（1-试件边缘部分；2-尺子；A-测量范围；R-X7氯离子渗透深度测点值）

图CD.4-2氯离子渗透深度测量示意图（图像法）

（边长为10mm的正方形标志物）

表A.0.3初始电流、电压与试验时间的关系

初始电流7

3OV施加的电压U可能的新初始电流试验持续时间

（用30V电压）

（调整后）（V）/0（mA）/（h）

（mA）

，。＜56096

5s/o<1060QZo<2048

10s/0<156020/。<3024

15<Zo<205025</0<3524

20</0<304025<Zo<4024

30570<403535s/0<5024

40s/0<603040M/O<6024

60M/0<90255(k/o<7524

90<Zo<1202060<Zo<8024

120</o<1801560<Zo<9024

1804/0<3601060s/o<12024

3604/()10120«/06

A.0.5混凝土非稳态氯高•子扩散系数应按下式计算：

网=。•串丁）%_。叫雪拉）（A.0.5）

（U-Z）〔VU-Z

式中：DRCM——混凝土的非稳态氯离子迁移系数，精确到O.lxlOT2m2/s；

U—所用电压的绝对值（V）；

T—阳极溶液的初始温度和结束温度的平均值（℃）；

L----试件厚度（mm）,精确到0.1mm；

%——氯离子渗透深度的平均值（mm）,精确到0.1mm；

t——试验持续时间（h）o

A.0.6试验结果的评定应满足下列要求：

1混凝土氯离子才散系数为三个试样的算术平均值；

2如最大值或最小值之一与中值的差值超过平均值的15%,则取中值为测

定值；

3如有两个测值与中值的差值都超过平均值的15%,则该组试验结果无

效。

附录B混凝土中钢筋脱钝临界氯离子浓度的测试方法

B.0.1本试验方法可用于测定混凝土中钢筋脱钝临界氯离子浓度。

B.0.2试验仪器、设备和化学试剂应满足下列要求：

1试验装置如图B.0.2-1所示；

2待测试件为预埋多根钢筋电极的直径为l()0mm、高度为35mm圆柱体

混凝土试件，其底面与橡胶套筒下端面平齐；

3钢筋电极由高度为10mm、直径为10mm的钢筋制成，上端面焊接有长

度为20cm的铜芯线，下端面采用水砂纸逐级打磨至镜面，下端面为测试面，其

余钢筋表面采用环氧树脂封装。钢筋电极的测试面与待测试件的底面平行，在圆

柱体待测试件的横截面内均匀分布，如图B.0.2-2所示；

4配置溶液的水应为符合标准的蒸镯水或去离子水；

5阳极溶液为化学纯试剂配制的().3mol/L的氢氧化钠溶液；

6阴极溶液为化学纯试剂配制的质量分数为5%的氯化钠溶液与浓度为

0.3mol/L的氢氧化钠溶液。

图B.0.2-1试验装置示意图

1-待测试件；2-钢筋电极；3-直流电源；4-导线；5-电解质水槽；6-阳极导电板；7-阴极导电

板；8.支撑架；9-橡胶套筒；10-不锈钢喉箍；11•阴极溶液；12.阳极溶液；13■■电化学工作站：

14-饱和甘汞电极：15-测试导线；16-数据线；17.电脑主机；18-显示器

图B.0.2-2待测试件中钢筋电极分布示意图

I-待测试件；2-钢筋电极

B.0.3试验应按照下列步骤进行：

1拌制骨料最大粒径不超过25mm的混凝土，将3〜4根钢筋电极倒插进直

径为100mm,高度为100mm底部均匀钻3〜4孔的圆柱型模具中，使钢筋电极的

上端而与塑料模具的内底面接触完好，将混凝土倒入模具中，振捣均匀；

2试件硬化成型后，覆盖塑料薄膜，放入标准养护室养护，养护24h后拆

模并进行标准养护；

3待测试件养护龄期达到28天后，利用切割机将试件切割成高度为35mm

的圆柱体试件，切割过程中保证切割面光滑平整；

4将待测试件放入真空饱水机中，配合饱和氢氧化钙溶液饱水24h；

5利用不锈钢喉箍将待测试件固定在橡胶套筒中，且待测试件底而与橡胶

套筒下端面平齐，将二者整体放置在电解质水槽中的支撑架上；

6在待测试件顶面放置阳极导电板，向橡胶套筒中注入300mL阳极溶液,

向电解质水槽中注入7L阴极溶液，在待测试件下侧的阴极溶液中放置阴极导电

板，利用通电导线将6V直流电源的正极和负极分别与阳极导电板和阴极导电板

相连接；

7当通电时间达到48小时后，断开通电导线，将待测试件从电解质水槽中

取出静置24小时；

8利用钢筋电极、饱和甘汞电极和阴极导电板分别作为工作电极（WE）、

参比电极（RE）和辅助电极（CE）,利用测试导线连接好三电极与电化学工作

站，测试混凝土中钢筋电极的开路电位、极化电阻和腐蚀电流密度。电化学工作

站通过数据线与电脑主机和显示器相连，对测试数据显示、存储和分析，并计算

腐蚀电流密度特征参数，其计算公式为：

(B.0.3-I)

Md)

式中：C—腐蚀电流密度的特征参数：

in——第〃个氯离子电迁移循环的腐蚀电流密度测试结果；

鬲——第〃-1个氯离子电迁移循环的腐蚀电流密度测试结果；

/1——第1个氯离子电迁移循的腐蚀电流密度测试结果；

io—开展氯离子电迁移循环试验之前的腐蚀电流密度测试结果。

9根据钢筋电极测试面脱钝量化判定准则判定混凝土中钢筋电极的测试面

是否发生脱钝，钢筋电极测试面脱钝量化判定准则为：当腐蚀电流密度特征参数

05时钢筋电极测试面脱钝：当腐蚀电流密度特征参数C<5时钢筋电极测试

面未脱钝。如果未脱钝，则重复“通电、静置、测试”过程，直至钢筋电极发生

脱钝为止。

10当钢筋电极发生脱钝后，将待测试件劈裂，取钢筋电极测试面附近的混

凝土粉末，将其磨碎过筛，并烘干至恒重后测定混凝土中的氯离子含量，即为钢

筋脱钝的临界氯离子浓度。

附录C设计工作年限为50年的混凝土结构耐久性参数组合值

表C.0.1华南地区一维扩散区混凝土的为限值（1042m2/s）

环境作用等级

cd(mm)n

in-cm-DIII-EIII-F

0.402.8■一■

0.453.7一一一

4.8

25().5()

0.556.4—一.

0.608.5.一.

0.6511.2.一.

0.404.0—--

0.455.3一一-

.一一

300.507.0

0.559.2■■■

0.6012.2---

0.6515.0*..一

0.405.42.82.11.7

0.457.23.72.72.2

350.509.54.93.62.9

0.5512.66.54.83.9

0.6015*8.66.35.1

0.6515.0*11.38.36.8

0.407.13.72.72.2

0.459.44.93.62.9

0.5012.46.44.73.8

40

().5515.0*8.56.25.1

0.6015.0*11.28.26.7

0.6515.0*14.810.0*8.9

0.40■4.73.42.8

0.45.6.14.53.7

().5()-8.16.04.9

45

0.55.10.77.96.4

0.6014.210.0*8.5

0.65-15.0*10.0*10.0*

0.40.5.74.23.4

0.45-7.65.64.5

.7.4

500.5010.06.0

0.55-13.29.87.9

0.60-15.0*10.0*10.0*

0.65-15.0*10.0*10.0*

注：1.综合考虑混凝土的制备水平和耐久性要求，标注*处表示：对于HLC和IILD级，仇的

上限值控制为15.0X1012m2/s,对于III-E和IH-F级,。（）的上限值控制为lO.OxlO12m2/s,,

2.Q为混凝土净保护层厚度的设计值，使用时需要考虑外侧箍筋直径、安全裕度等因素

的影响，根据条文6.2.6计算混凝土保护层厚度的特征值。

3.表格计算结果未考虑应力水平的影响，若需考虑应力水平影响，可根据条文6210计

算应力影响系数，并在表格的基础上进行应力影响修正。

表C.0.2华南地区二维扩散区混凝土的DO限值（IO/？m2/s）

环境作用等级

Cd(mm)n

in-cin-DIII-EIII-F

0.401.0.一.

0.451.3—--

一一一

20().5()1.8

0.552.3一一一

0.603.1---

0.654.1---

0.401.6---

0.452.1一一一

—一.

250.502.8

0.553.7■..

0.604.8一一一

0.656.4一

0.402.31.41.1.

0.453.01.91.5.

.

300.504.02.52.0

0.555.33.32.6-

0.607.04.33.4-

0.659.25.74.5.

0.403.11.91.5■

0.454.12.62.0-

0.505.43.42.7一

35

().557.24.53.5一

0.609.55.94.7.

0.6512.57.86.2-

0.404.12.52.01.7

0.455.43.32.62.2

400.507.14.43.53.0

0.559.45.84.63.9

0.6012.47.76.15.2

0.6515.0*10.28.06.8

0.40-3.22.52.1

0.45-4.23.32.8

■4.4

450.505.63.7

0.55.7.45.84.9

0.60.9.77.76.5

0.65-12.910.0*8.6

0.40.3.93.12.6

0.45■5.24.13.5

0.50-5.44.6

506.9

0.55.9.17.26.1

0.60-12.09.58.1

0.65.15.0*10.0*10.0*

0.40..一3.2

0.45-一一4.2

-一5.6

55().5()

0.55..一7.4

0.60-..9.8

0.65..一10.0*

-—-3.8

600.40

0.45---5.()

环境作用等级

Cd(mm)n

in-cni-Din-Ein-F

().5()---6.7

0.55---8.8

0.60---10.0*

0.65---10.0*

注：1.综合考虑混凝土的制备水平和耐久性要求，标注*处表示：对于川-C和IH-D级，DM

上限值控制为15.0XI012m2/s,对于HI-E和HI-F级，上的上限值控制为10.0x1012m2/so

2.8为混凝土净保护层厚度的设计值，使用时需要考虑外侧箍筋直径、安全裕度等因素

的影响，根据条文6.2.6计算混凝土保护层厚度的特征值。

3.表格计算结果未考虑应力水平的影响，若需考虑应力水平影响，可根据条文6.2.10计

算应力影响系数，并在表格的基础上进行应力影响修正。

表CO3华东地区一维扩散区混凝土的Oo限值(10-,2m2/s)

环境作用等级

Cd(mm)n

in-cin-DIII-EIII-F

0.403.3---

0.454.3---

5.7---

25().5()

0.557.5---

0.6010.0---

0.6513.1---

0.404.7---

0.456.2---

---

300.508.2

0.5510.9---

0.6014.3---

0.6515.0*---

0.406.43.32.42.0

0.458.54.43.22.6

11.2

350.505.84.33.5

0.5514.87.65.64.6

0.6015.0*10.17.46.0

0.6515.0*13.39.88.0

0.408.44.33.22.6

0.4511.15.74.23.4

400.5014.67.55.64.5

().5515.0*10.()7.36.0

0.6015.0*13.29.77.9

0.6515.0*15.0*10.0*10.0*

0.40-5.54.03.3

0.45-7.25.34.3

-

450.509.67.05.7

0.55-12.69.37.6

0.60-15.0*10.0*10.0

0.65-15.0*10.0*10.0*

0.40-6.85.()4.0

0.45-8.96.65.3

-7.1

500.5011.88.7

0.55-15.0*10.0*9.3

0.60-15.0*10.0*10.0*

0.65-15.0*10.0*10.0*

注：1.综合考虑混凝土的制备水平和耐久性要求，标注*处表示：对于HLC和IH-D级，仇的

上限值控制为15.0X10-12m2/s,对于IH-E和W・F级,的上限值控制为10.0x10/2m2*。

2.«为混凝土净保护层厚度的设计值，使用时需要考虑外侧箍筋直径、安全裕度等因素

的影响，根据条文6.2.6计算混凝土保护层厚度的特征值。

3.表格计算结果未考虑应力水平的影响，若需考虑应力水平影响，可根据条文6210计

算应力影响系数，并在表格的基础上进行应力影响修正。

表C.0.4华东地区二维扩散区混凝土的Do限值(IO12m2/s)

环境作用等级

Cd(mm)n

III-Cin-DIII-EIII-F

0.401.2---

0.451.6---

0.502.1---

20

().552.8---

0.603.6---

0.654.8---

0.401.9---

0.452.5---

---

25().5()3.3

0.554.3---

0.605.7---

0.657.5---

0.402.71.71.3-

0.453.62.21.7-

-

300.504.72.92.3

0.556.23.93.0-

0.608.25.14.0-

0.6510.86.75.3-

0.403.72.31.8-

0.454.83.02.4-

6.4-

350.504.03.1

0.558.55.24.1-

0.6011.26.95.5-

0.6514.89.27.2-

0.404.83.02.32.0

0.456.33.93.12.6

0.508.45.24.1

403.5

().5511.()6.95.44.6

0.6014.69.07.26.1

0.6515.0*12.09.58.0

0.40-3.83.02.5

0.45-5.03.93.3

-

450.506.65.24.4

0.55-8.76.95.8

0.60-11.59.17.7

0.65-15.0*10.0*10.0*

0.40-4.63.73.1

0.45-6.14.94.1

-

500.508.16.45.4

0.55-10.78.57.2

0.60-14.110.0*9.5

0.65-15.()*10.0*10.0*

0.40---3.8

0.45---5.0

---

550.506.6

0.55---8.7

0.60---10.0*

0.65---10.0*

---

600.404.5

0.45---5.9

环境作用等级

Cd(mm)n

in-cni-Din-Ein-F

0.50---7.8

().55---10.0*

0.60---10.0*

0.65---10.0*

注：i.综合考虑混凝土的制备水平和耐久性要求，标注*处表示：对于in-c和in-D级，5的

122

上限值控制为15.0x10/2m2/s,对于HI-E和ni-F级,Do的上限值控制为lO.OxlOm/s0

2.Cd为混凝土净保护层厚度的设计值，使用时需要考虑外侧箍筋直径、安全裕度等因素

的影响，根据条文6.2.6计算混凝土保护层厚度的特征值。

3.表格计算结果未考虑应力水平的影响，若需考虑应力水平影响，可根据条文6210计

算应力影响系数，并在表格的基础上进行应力影响修正。

表C.0.5北方地区一维扩散区混凝土的Do限值（1（尸2m2/s）

环境作用等级

Cd(mm)n

III-CIII-DIII-EIII-F

0.403.5---

0.454.6---

0.506.1---

25

().558.()---

0.6010.6---

0.6514.0---

0.405.0---

0.456.6---

8.7---

3()().5()

0.5511.5---

0.6015.0*---

0.6515.0*---

0.406.83.52.62.1

0.459.04.63.42.8

350.5011.96.14.53.7

0.5515.0*8.16.04.9

0.6015.0*10.77.96.4

0.6515.0*14.210.0*8.5

0.408.94.63.42.8

0.4511.76.14.53.6

400.5015.0*8.05.94.8

0.5515.0*10.67.86.3

0.6015.0*14.010.0*8.4

0.6515.0*15.0*10.0*10.0*

0.40-5.84.33.5

0.45-7.75.74.6

0.50-10.27.56.1

45

().55-13.49.98.()

0.60-15.0*10.0*10.0*

0.65-15.0*10,0*10,0*

0.40-7.25.34.3

0.45-9.57.05.7

-

5()0.5012.59.27.5

0.55-15.0*10.0*9.9

0.60-15.0*10.0*10.0*

0.65-15.0*10.0*10.0*

注：1.综合考虑混凝土的制备水平和耐久性要求，标注*处表示：对于HI-C和IH-D级，的

上限值控制为15.0X1012m2/s,对于IILE和III-F级,上的上限值控制为10.0x1012m2/so

2.8为混凝土净保护层厚度的设计值，使用时需要考虑外侧箍筋直径、安全裕度等因素

的影响，根据条文6.2.6计算混凝土保护层厚度的特征值。

3.表格计算结果未考虑应力水平的影响，若需考虑应力水平影响，可根据条文6210计

算应力影响系数，并在表格的基础上进行应力影响修正。

表C.0.6北方地区二维扩散区混凝土的Do限值(IO12m2/s)

环境作用等级

Cd(mm)n

III-Cin-DIII-EIII-F

0.401.3---

0.451.7---

0.502.2---

20

().552.9---

0.603.9---

0.655.1---

0.402.0---

0.452.6---

---

25().5()3.5

0.554.6---

0.606.1---

0.658.0---

0.402.91.81.4-

0.453.82.31.9-

-

300.505.03.12.5

0.556.64.13.2-

0.608.75.44.3-

0.6511.57.1