解析混凝土的抗氯離子滲透性能研

1、解析混凝土的抗氯離子滲透性能研究】改善混凝土抗氯離子滲透的措施摘要：隨著科技經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，耐久性能優(yōu)異的高性能混凝土在建筑工 程中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用?；炷恋哪途眯韵騺?lái)是材料科學(xué)以及技術(shù)探究 的重點(diǎn)之一，它直接影響到建筑物的使用壽命。而混凝土的抗氯離子性是衡量混凝土耐久性的最重要指標(biāo)之一，另外，當(dāng) 前通常用混凝土的抗氯離子性能來(lái)表示混凝土的抗?jié)B透性能。本文就針對(duì)混凝 土的抗氯離子滲透性能研究進(jìn)行簡(jiǎn)要的解析。關(guān)鍵詞：混凝土抗氯離子滲透性能研究： TU37：A ：一、氯離子對(duì)混凝土產(chǎn)生的負(fù)面影響混凝土中，鋼筋銹蝕機(jī)理一般分為化學(xué)腐蝕以及電化學(xué)腐蝕，其中的電化 學(xué)腐蝕的危害更為強(qiáng)大。堿性條件下

2、，由于鋼筋表面有一層鈍化膜，能夠自我 保護(hù)，進(jìn)而不被銹蝕。但是當(dāng)混凝土中的堿度降低的時(shí)候，鈍化膜就會(huì)變得不 穩(wěn)定，腐蝕微電池就會(huì)形成，進(jìn)而銹蝕鋼筋。如果鋼筋所處環(huán)境中存在著氯離 子，那么氯離子就會(huì)加快電化學(xué)腐蝕的速度，其中的作用機(jī)理是： 1.損壞金屬鈍 化膜金屬表面的氯離子吸附在鈍化膜上面，能夠降低混凝土的局部堿性， 進(jìn)而損壞鈍化膜； 2.導(dǎo)電 一方面，氯離子能夠降低混凝土的電阻，這樣一來(lái) 就加速了鋼筋的電化學(xué)腐蝕速度，另一方面，氯離子會(huì)提高混凝土的吸濕性， 這樣也會(huì)降低混凝土的電阻，進(jìn)而加快電化學(xué)腐蝕速度；3.氯離子能夠產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕當(dāng)中的陽(yáng)極去極化作用，最終加快電化學(xué)腐蝕 速度。二、影響混

3、凝土抗氯離子滲透性能的主要因素混凝土抗氯離子滲透性能主要和混凝土的配合比、內(nèi)部孔隙率以及空隙液 組成等等相關(guān)，下面簡(jiǎn)要地討論一下影響混凝土抗氯離子滲透性能的主要因 素。1/ 5一）混凝土的配合比混凝土的配合比中如果水灰比增大的話，混凝土內(nèi)部的孔隙率就會(huì)隨之提 高，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致氯離子的擴(kuò)散系數(shù)增大。所以，混凝土的水灰比務(wù)必要在某種 程度上反映出混凝土自身的密實(shí)度，一定要按照一定的比例進(jìn)行配合。（二）混凝土的孔隙堿度研究學(xué)者通常認(rèn)為氯離子會(huì)損壞金屬的鈍化膜，不單單只是取決于鋼筋周 遭混凝土孔隙中氯離子的濃度，更為重要的是 Cl OH 。著名的 Housmann學(xué) 者在研究中指出，只要 Cl OH 的

4、值小于等于 0.6，鋼筋就不會(huì)被輕易激活。三、當(dāng)前混凝土抗氯離子滲透性能的主要試驗(yàn)方法（一）ASTM C1202xxASTM C1202是美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)制定的關(guān)于測(cè)試混凝土抗氯離子滲透性能 的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。美國(guó) ASTM C1202的測(cè)試過(guò)程為：把 ?42英寸大小的混凝土 試樣進(jìn)行真空飽水后，將試樣放置在標(biāo)準(zhǔn)夾具里面，再用 0.3NNaOH溶液以及 3%wtNaCl溶液給予試樣 60V的直流電，時(shí)間為 6 個(gè)小時(shí)，期間記錄流過(guò)的電 量，最后根據(jù)記錄評(píng)價(jià)出混凝土滲透性能的高低。試驗(yàn)裝置以及試驗(yàn)環(huán)境的溫 度要控制在 2025之間。美國(guó) ASTM C1202這個(gè)試驗(yàn)的假設(shè)十分簡(jiǎn)單，就是陰離子在電場(chǎng)

5、的作用之下 會(huì)從負(fù)極移向正極，在同樣的試驗(yàn)環(huán)境中，若是遷移量越多（電量越大）的 話，則表示被檢測(cè)試樣的滲透性能就越大。由于試驗(yàn)假設(shè)過(guò)于簡(jiǎn)單，導(dǎo)致了眾 多學(xué)者對(duì)其試驗(yàn)結(jié)果的質(zhì)疑。后來(lái)通過(guò)大量的試驗(yàn)證明， ASTM C1202比較適合 測(cè)試電量在 10003000 庫(kù)侖的混凝土，即為 C30C50之間的中等強(qiáng)度混凝土， 另外對(duì)于小于 1000或者是大于 3000 庫(kù)侖的試樣視為同一等級(jí)?？偠灾m 然 ASTM C1202存在著或多或少的缺陷，但是它至今依然是測(cè)試混凝土抗氯離子 滲透性能的標(biāo)準(zhǔn)方法，當(dāng)前，北美、歐洲、東南亞國(guó)家在驗(yàn)收高性能混凝土的 時(shí)候，一般仍是沿用 ASTM C1202法，所測(cè)

6、結(jié)果電量在 1000 庫(kù)侖以下為合格。（二）RCMxx2/ 5RCM方法唐路平的方法，不過(guò)修改了一些具體細(xì)節(jié)。它的測(cè)試過(guò)稱 為：選用 ?100mm50mm 的標(biāo)準(zhǔn)試樣，試樣在實(shí)驗(yàn)室制作的時(shí)候，在試驗(yàn)前 7d 選用 ?100mm300mm 或者 150mm150mm150mm 加工制作成標(biāo)準(zhǔn)試樣，打磨 光滑之后繼續(xù)浸泡在水里面養(yǎng)護(hù)到試驗(yàn)期。需要注意的是，試樣在實(shí)體混凝土 結(jié)構(gòu)中進(jìn)行鉆取的時(shí)候，應(yīng)該先將試驗(yàn)切割成標(biāo)準(zhǔn)尺寸，然后在標(biāo)準(zhǔn)的養(yǎng)護(hù)水 池中浸泡 4d，再進(jìn)行試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室溫控制在 1822，試樣在安裝之前務(wù)必要進(jìn)行 100140s 超聲浴處 理。采用 30V直流電進(jìn)行試驗(yàn)，陽(yáng)極選用 300ml

7、的 O2mol/l 的氫氧化鉀溶 液，陰極選用 2 moll 的氫氧化鉀溶液，氫氧化鉀溶液要包含 5%的氯化鈉， 通電時(shí)間一般為 4168 小時(shí)。試驗(yàn)后，劈開(kāi)試樣，選用 0.1mol/l 的硝酸銀溶液 來(lái)測(cè)試氯離子的滲透深度，最后再用公式計(jì)算出氯離子的擴(kuò)散系數(shù)。（三）NELxx清華大學(xué)提出了 NEL法。該測(cè)試方法采用 100mm100mm50mm 或 者 ?100mm50mm 的標(biāo)準(zhǔn)試樣，另外需要切除試樣表層 20mm，這樣就可以避免 試樣受到浮漿層的影響。試驗(yàn)之前要將試樣制作成標(biāo)準(zhǔn)尺寸，把試樣置于真空（真空度要低于 - 0.05MPa）干燥的容器中，時(shí)間為 6 小時(shí)，然后加入 4mol/l

8、的氯化鈉溶液，抽 真空 2小時(shí)，之后再將試樣在氯化鈉溶液中浸泡 24 小時(shí)。而用 NEL型的混凝土 滲透性能電測(cè)儀測(cè)定氯離子滲透系數(shù)的時(shí)候，測(cè)試時(shí)間較短，通常只需要 58 分鐘。（四）自然擴(kuò)散法自然擴(kuò)散法的過(guò)程是將養(yǎng)護(hù)完成了的試樣浸泡在氯離子溶液中，一段時(shí)間 后，就可以切片測(cè)量不同深度的氯離子含量。試驗(yàn)中，研究者都是根據(jù)情況來(lái) 決定試樣尺寸以及浸泡溶液的離子種類、數(shù)量。通常情況下，自然擴(kuò)散法的測(cè) 試時(shí)間較長(zhǎng)，浸泡時(shí)間必須達(dá)到 90d 以上。四、混凝土抗氯離子滲透性能試驗(yàn)的相關(guān)意見(jiàn)3/ 5混凝土從本質(zhì)上說(shuō)來(lái)是一種不均勻的材料，不管是成型的混凝土試樣還是 現(xiàn)場(chǎng)才澆筑而成的混凝土，它們的表面都比內(nèi)部

9、容易滲透，所以為了更好地研 究混凝土的抗氯離子滲透性能，在試驗(yàn)之前，就必須再三思索該選用何種尺寸 的試樣以及在試樣的何處部位進(jìn)行試驗(yàn)等等問(wèn)題。（一）采用何種尺寸的試樣由于我國(guó)主要是選用立體試樣，針對(duì)成型試樣，建議 ASTM C1202法、 NEL 法以及自然擴(kuò)散法采用 100mm100mm100mm 的長(zhǎng)方體試樣，而 RCM法選 用 ?100mm200mm 的圓柱體試樣。（二）試樣的試驗(yàn)時(shí)間由于當(dāng)前的高性能混凝土中皆加入了大量的礦物摻合料，這種礦物摻合料需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能產(chǎn)生二次水化，所以建議選用 56d 的試驗(yàn)時(shí)間。（三）試樣的切割試驗(yàn)必須考慮可重復(fù)性和離散性，所以在試驗(yàn)中選用的試樣性能必須

10、比較 穩(wěn)定，要選用切除試樣表層后剩下的部分進(jìn)行試驗(yàn)。 100mm100mm100mm 的 成型試樣，要沿著平行與成型面的方向進(jìn)行切割試樣，切除 20mm30mm，如 果是 ?100mm200mm 的試樣，要切除表層 5060mm。（四）實(shí)驗(yàn)室溫度考慮到當(dāng)前混凝土成型和養(yǎng)護(hù)的具體條件要求，實(shí)驗(yàn)室的溫度通常要控制在 2025。結(jié)束語(yǔ)總而言之，混凝土的耐久性向來(lái)是材料科學(xué)以及技術(shù)探究的重點(diǎn)，它直接 影響到建筑物的使用壽命。而混凝土的抗氯離子性是衡量混凝土耐久性的最重 要指標(biāo)之一，當(dāng)前通常采用混凝土的抗氯離子性能來(lái)表示混凝土的抗?jié)B性能。 本文首先簡(jiǎn)要地分析了氯離子對(duì)混凝土產(chǎn)生的負(fù)面影響，其次分析了影響混凝 土抗氯離子滲透性能的主要因素，然后再解析當(dāng)前混凝土抗氯離子滲透性能的 主要試驗(yàn)方法，最后提出了混凝土抗氯離子滲透性能試驗(yàn)的相關(guān)意見(jiàn)，以此希 望能夠有效地通過(guò)試驗(yàn)更好地研究混凝土的抗氯離子滲透性能。4/ 51 王永亮,戚家權(quán) .混凝土抗氯離子滲透性能的影響因素 J.低溫建筑技 術(shù),xx,30(4):26-27.2 黃維蓉,周建廷,楊德斌等 .高寒地區(qū)混凝土抗氯離子滲透性能試驗(yàn)研究 J. 公路,xx,(2):137-143.3 毛安慰 .組成材料對(duì)混凝土抗氯離子滲透性能的影響 D.浙江