RCM法测试混凝土氯离子渗透扩散性.pdf

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收稿日期2005-09-05RCM法测试混凝土氯离子渗透扩散性吴丽君,邓德华,曾志,原通鹏（中南大学土木建筑学院,湖南长沙410075）吴丽君摘要本文主要介绍一种新型的混凝土氯离子扩散系数快速测定方法RCM法,对其工作原理及测试方法进行了评述,并测定了氯离子在一系列不同水灰比的混凝土中的扩散系数,结果表明,混凝土的抗氯离子渗透扩散能力随水灰比的减小而提高。

关键词混凝土;氯离子;非稳态;扩散系数中图分类号TU528101文献标识码A文章编号1002-3550（2006）01-0100-03RCMtestingthepenetrationanddiffusionofchlorideioninconcreteWULi2jun,DENGDe2hua,ZENGZhi,YUANTong2peng（CivilEngineeringCollege,CentralSouthUniversity,Changsha410075,China）Abstract:

AnewrapidtestingmethodfordeterminingchlorideiondiffusivityinconcretecalledRCMisdescribed.Withthistestingmethod,theeffectofwater2cementratioonthechlorideiondiffusivitywasstudied.Testresultsindicatethatthere2sistanceofconcretetochlorideionpenetrationincreasingwiththedecreasingofwater2cementratio.Keywords:

concrete;chlorideion;non2steadystate;diffusivity1引言在沿海地区和撒除冰盐寒冷地区,氯离子侵蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的一个主要因素。

当周围环境中的氯离子侵入到混凝土内部达到一定浓度时,会引起钢筋锈蚀,导致钢筋承载力下降和混凝土开裂、剥落。

因此,研究氯离子在混凝土中的扩散性能,对氯离子侵蚀环境中的混凝土结构耐久性设计与施工,以及使用寿命的预估都有非常重要的意义。

目前,国内多采用ASTMCl202和一些与之相关的快速试验方法,来判别混凝土的抗氯离子渗透性。

但近年来,国内外不少学者对这些快速氯离子渗透试验方法（AASHTOT227和ASTMCl202）提出了批评和质疑,认为1:

（1）电通量和氯离子迁移特性之间不存在直接的关系;

（2）混凝土试件两端所加的60v电压太高,试验过程中会使混凝土试件内部产生热量,影响试验结果;（3）外加剂、掺合料及混凝土的成熟度等均会对混凝土孔溶液组成及离子浓度产生影响,从而影响试验结果。

特别是混凝土中掺入粉煤灰、硅粉等掺合料后,使测得的通电量急剧减少,从而夸大了含掺合料混凝土的抗氯离子渗透能力。

近年来,我国相继制定的一些混凝土结构耐久性设计规范中,推荐使用非稳态氯离子快速迁移试验方法RCM法,测定混凝土的氯离子扩散系数。

1992年,Tang和Nilson2获得了非稳态电迁移偏微分方程的分析解。

该分析解定量描述了外加电场作用下离子迁移特征,提供了计算非稳态电迁移试验氯离子扩散性的理论基础。

RCM法的特点是能定量地评价混凝土抵抗氯离子扩散的能力,有较好的准确度;试验周期较短,一般在几小时到几天等。

本文采用RCM法,通过对一批不同水灰比的混凝土的氯离子扩散系数测定,探讨水灰比对混凝土抗氯离子渗透性能的影响。

2RCM试验方法简述RCM法是基于试件内部氯离子非稳态电迁移的一种试验方法,通过试验期间测得的氯离子渗透深度来计算氯离子的扩散性。

RCM法试验装置见图1。

图1RCM法试验装置示意图该方法采用直径=（1001）mm,高度h=（502）mm的圆柱体试件。

将其装入橡胶筒内,置于筒的底部,于试件齐高的橡胶筒体外侧处,安装两个环0012006年第1期（总第195期）Number1in2006（TotalNo.195）混凝土Concrete全国中文核心期刊TheCoreJournalofChina箍（每个箍高25mm）并拧紧,使试件的侧面处于密封状态。

橡胶筒内注入约300mL的KOH溶液,使阳极板和试件表面均浸没于溶液中。

然后把密封好的试件放置在浸没在氯源溶液（含有5%NaCl的KOH溶液）中的塑料支撑上,支撑设计成倾斜的,以便排出试验期间阳极板上可能产生的小气泡。

试验时,试验室温度控制在（205）,在无负荷状态下,给试件两端加上（30012）V的直流电压,并同步测定初始串联电流和电解液初始温度。

试验时间按测定的初始电流确定（见表1）。

试验结束时,先关闭电源,测定阳极电解液最终温度。

表1初始电流与试验时间的关系初始电流I0/mA应选定的通电试验时间/hI051685I0109610I0304830I0602460I0掺10%粉煤灰+5%硅灰混凝土掺20%粉煤灰混凝土普通混凝土。

同时根据各直线的斜率比较也可知,掺混合料的混凝土的氯离子扩散系数随水胶比变化的趋势明显比普通混凝土缓慢。

在不同混凝土中,其抗渗性受水胶比影响的程度是:

普通混凝土掺20%粉煤灰混凝土掺10%粉煤灰+5%硅灰混凝土掺40%矿渣混凝土。

不同掺合料对混凝土抗渗性的影响大小与其颗粒特征和化学活性有关。

根据有关研究和试验结果分析认为,在混凝土中掺入粉煤灰、矿渣、硅灰等矿物掺合料,对混凝土抗氯离子渗透性能起到改善作用主要归因于以下两个方面4-6:

（1）矿物掺合料的掺入改善了混凝土内部的微观结构和水化产物的组成,混凝土孔隙率降低,孔径细化,使混凝土对Cl-渗透的扩散阻力提高。

由于火山灰效应,减少了粗大晶体颗粒的水化产物Ca（OH）2的数量及其在水泥石-集料界面过渡区的富集与定向排列,优化了界面结构,并生成强度更高、稳定性更优、数量更多的低碱度水化硅酸钙凝胶。

同时掺合料粉末的密实填充作用会使水泥石结构和界面结构更加致密;

（2）矿物掺合料提高了混凝土对Cl-的物理吸附或化学结合能力,即固化能力。

水泥石孔结构的细化使其对Cl-的物理吸附能力增强;二次水化反应生成的碱性较低的C-S-H凝胶也增强了结合Cl-的能力;掺合料中较高含量的无定型Al2O3能与氯离子、Ca（OH）2生成Friedel盐,这些均有利于降低氯离子在混凝土中的渗透速度,提高混凝土的抗氯离子渗透的能力。

4结论

（1）水胶比决定混凝土的孔结构特征,随着水胶比的增大,混凝土的孔隙率增大,连通的毛细孔增多,使混凝土的抗氯离子渗透性能降低。

同时混凝土中水泥浆体与骨料的界面过渡区的内部裂缝和连通孔隙则进一步使其抗氯离子渗透性能降低。

（2）在水胶比相同的条件下,矿物掺合料对混凝土的抗氯离子渗透性能有明显的改善作用,且掺混合料的混凝土的氯离子扩散系数随水胶比变化的趋势明显比普通混凝土缓慢,特别是矿渣混凝土和粉煤灰与硅灰复合双掺混凝土。

一方面由于火山灰效应和201掺合料密实填充效应,降低了混凝土的孔隙率,改善了孔隙特征,且减少了Ca（OH）2的数量,优化了界面结构,使混凝土对Cl-渗透的扩散阻碍能力提高;另一方面掺合料提高了混凝土对Cl-的固化能力,使得氯离子在混凝土中的渗透速度降低,提高了混凝土的抗氯离子渗透的能力。

参考文献1蒋林华,李娟.混凝土抗氯离子渗透性试验方法比较研究J.河海大学学报（自然科学版）,2004,

（1）:

55-58.2蒋林华,M.H.Zhang,V.M.Malhotra.水泥基材料氯离子渗透扩散性测试技术J.建筑材料学报,2002,（6）:

147-154.3史才军,邓德华,谢友均.混凝土的孔结构和氯离子渗透机理C.第四届全国高性能混凝土论文集.中国新疆,2005.6.4胡红梅,马保国.矿物功能材料改善混凝土氯离子渗透性的试验研究J.混凝土,2004,

（2）:

16-20.5谢友均,刘宝举,刘伟.矿物掺合料对高性能混凝土抗氯离子渗透性能的影响J.铁道科学与工程学报,2004,（9）:

46-51.6叶建雄,李晓筝,廖佳庆,杨长辉,王冲.矿物掺合料对混凝土氯离子渗透扩散性研究J.重庆建筑大学学报,2005,（6）:

89-92.作者简介吴丽君,1971年生,女,现中南大学工程硕士在读。

单位地址湖南交通职业技术学院路桥系（410004）联系电话13677372363,0731-5682575（宅）上接第81页图628d硬化混凝土的电子显微镜扫描图（20K）5小结

（1）氨基磺酸的聚合物木质素磺酸盐与进行接枝共聚,制备新型的氨基磺酸系高效减水剂ASM,与ASP相比,ASM的生产成本可降低了20%。

（2）水灰比和掺量相同时,掺ASM和ASP的水泥净浆流动度接近,120min后的净浆流动度损失率为1211%,可满足低水灰比下配制混凝土的需要。

掺015%ASM的水泥净浆的初凝和终凝时间比同掺量ASP分别缩短100min和150min,可推迟水泥水化放热峰的出现约16h,ASM可延缓水泥的初期水化。

（3）由于ASM中引入了具有引气性能的木质素磺酸盐,015%的ASM对于砂浆的减水率达到2017%,高于同掺量ASP;掺015%ASM的砂浆泌水率由ASP的1214%下降到114%,提高了其保水性能。

ASM在混凝土中的减水率达到2119%2613%,掺ASM的混凝土2h后坍落度损失仅为1314%1519%,28d混凝土的抗压强度均大于70MPa,达到了高强混凝土的要求。

参考文献1冯乃谦.氨基磺酸系高效减水剂的研制及其混凝土的特性J.混凝土与水泥制品,2000,

（2）:

5-8.2Furuhashi,Takahiro,Kawada,etal.Aminoarylsulfonicacid2phenol2formaldehydecondensateandconcreteadmixturecomprisingthesameP.US5092934,1992.3蒋新元,邱学青,欧阳新平,等.氨基磺酸系高效减水剂ASP性能研究J.化学建材,2003,（3）:

39-43.4A.Tsuji,F.Yamato,R.Tamaoki,etal.Water2reducingagentsforgyp2sumslurriesP.JP04254452,1992.Furuhashi,Takahiro,Kawada,etal.Aminoarylsulfonicacid2phenol2formaldehydecondensateandconcreteadmixturecomprisingthesameP.US4936918,1990.5F.Yamato,R.Tamaoki,M.Lizuka.Self2fillingconcretecompositionsP.JP04170353,1992.6M.Kawamura,T.Morimoto,H.Ishitoku,etal.Water2reducingagentsforcementP.JP05208855,1993.7M.Kawamura,H.Ishitoku,T.Morimoto,etal.Cementwater2reducingagentandcementcompositionscontainingthewater2reducingagentandhardenedproductstherefromP.JP0672750,1994.作者简介杨东杰,1966年生,女,华南理工大学化工与能源副教授,主要从事精细化学工程的研究工作,主持广东省科技计划项目等多项。

单位地址广东省华南理工大学化工与能源学院（510640）联系电话020-87114722;E-mail:

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