解析混凝土的抗氯離子滲透性能研究

1、解析混凝土的抗氯離子滲透性能研究    摘要：隨著科技經(jīng)濟的不斷發(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越廣泛的應(yīng)用?；炷恋哪途眯韵騺硎遣牧峡茖W(xué)以及技術(shù)探究的重點之一，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表示混凝土的抗?jié)B透性能。本文就針對混凝土的抗氯離子滲透性能研究進行簡要的解析。 關(guān)鍵詞：混凝土 抗氯離子 滲透性能 研究 中圖分類號：TU37文獻標(biāo)識碼：A 文章編號： 一、氯離子對混凝土產(chǎn)生的負面影響 混凝土中，鋼筋銹蝕機理一般分為化學(xué)腐蝕以及電化學(xué)

2、腐蝕，其中的電化學(xué)腐蝕的危害更為強大。堿性條件下，由于鋼筋表面有一層鈍化膜，能夠自我保護，進而不被銹蝕。但是當(dāng)混凝土中的堿度降低的時候，鈍化膜就會變得不穩(wěn)定，腐蝕微電池就會形成，進而銹蝕鋼筋。如果鋼筋所處環(huán)境中存在著氯離子，那么氯離子就會加快電化學(xué)腐蝕的速度，其中的作用機理是：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，這樣一來就加速了鋼筋的電化學(xué)腐蝕速度，另一方面，氯離子會提高混凝土的吸濕性，這樣也會降低混凝土的電阻，進而加快電化學(xué)腐蝕速度；3.氯離子能夠產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕當(dāng)中的陽極去極化作用，最終加快

3、電化學(xué)腐蝕速度。 二、影響混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)，下面簡要地討論一下影響混凝土抗氯離子滲透性能的主要因素。 （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)部的孔隙率就會隨之提高，進而會導(dǎo)致氯離子的擴散系數(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度，一定要按照一定的比例進行配合。 （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

4、Cl OH 的值小于等于0.6，鋼筋就不會被輕易激活。 三、當(dāng)前混凝土抗氯離子滲透性能的主要試驗方法 （一）ASTM C1202法 ASTM C1202是美國材料試驗協(xié)會制定的關(guān)于測試混凝土抗氯離子滲透性能的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法。美國ASTM C1202的測試過程為：把¢4×2英寸大小的混凝土試樣進行真空飽水后，將試樣放置在標(biāo)準(zhǔn)夾具里面，再用0.3N NaOH溶液以及3%wt NaCl溶液給予試樣60V的直流電，時間為6個小時，期間記錄流過的電量，最后根據(jù)記錄評價出混凝土滲透性能的高低。試驗裝置以及試驗環(huán)境的溫度要控制在2025之間。 美國ASTM C1202這個試驗的假設(shè)十分簡單

5、，就是陰離子在電場的作用之下會從負極移向正極，在同樣的試驗環(huán)境中，若是遷移量越多（電量越大）的話，則表示被檢測試樣的滲透性能就越大。由于試驗假設(shè)過于簡單，導(dǎo)致了眾多學(xué)者對其試驗結(jié)果的質(zhì)疑。后來通過大量的試驗證明，ASTM C1202比較適合測試電量在10003000庫侖的混凝土，即為C30C50之間的中等強度混凝土，另外對于小于1000或者是大于3000庫侖的試樣視為同一等級?？偠灾?，雖然ASTM C1202存在著或多或少的缺陷，但是它至今依然是測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、東南亞國家在驗收高性能混凝土的時候，一般仍是沿用ASTM C1202法，所測結(jié)果電量在100

6、0庫侖以下為合格。 （二）RCM法 RCM方法來源于唐路平的方法，不過修改了一些具體細節(jié)。它的測試過稱為：選用¢100mm×50mm的標(biāo)準(zhǔn)試樣，試樣在實驗室制作的時候，在試驗前7d選用¢100mm×300mm或者150mm×150mm×150mm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)護到試驗期。需要注意的是，試樣在實體混凝土結(jié)構(gòu)中進行鉆取的時候，應(yīng)該先將試驗切割成標(biāo)準(zhǔn)尺寸，然后在標(biāo)準(zhǔn)的養(yǎng)護水池中浸泡4d，再進行試驗。實驗室溫控制在1822，試樣在安裝之前務(wù)必要進行100140s超聲浴處理。 采用30V直流電進行試驗，陽極選

7、用300ml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，通電時間一般為4168小時。試驗后，劈開試樣，選用0.1mol/l的硝酸銀溶液來測試氯離子的滲透深度，最后再用公式計算出氯離子的擴散系數(shù)。 （三）NEL法 清華大學(xué)提出了NEL法。該測試方法采用100mm×100mm×50mm或者¢100mm×50mm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，時間為6小時，然后加入4

8、mol/l的氯化鈉溶液，抽真空2小時，之后再將試樣在氯化鈉溶液中浸泡24小時。而用NEL型的混凝土滲透性能電測儀測定氯離子滲透系數(shù)的時候，測試時間較短，通常只需要58分鐘。 （四）自然擴散法 自然擴散法的過程是將養(yǎng)護完成了的試樣浸泡在氯離子溶液中，一段時間后，就可以切片測量不同深度的氯離子含量。試驗中，研究者都是根據(jù)情況來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，自然擴散法的測試時間較長，浸泡時間必須達到90d以上。 四、混凝土抗氯離子滲透性能試驗的相關(guān)意見 混凝土從本質(zhì)上說來是一種不均勻的材料，不管是成型的混凝土試樣還是現(xiàn)場才澆筑而成的混凝土，它們的表面都比內(nèi)部容易滲透，所以為了

9、更好地研究混凝土的抗氯離子滲透性能，在試驗之前，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行試驗等等問題。 （一）采用何種尺寸的試樣 由于我國主要是選用立體試樣，針對成型試樣，建議ASTM C1202法、NEL法以及自然擴散法采用100mm×100mm×100mm的長方體試樣，而RCM法選用¢100mm×200mm的圓柱體試樣。 （二）試樣的試驗時間 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的時間才能產(chǎn)生二次水化，所以建議選用56d的試驗時間。 （三）試樣的切割 試驗必須考慮可重復(fù)性和離散性，所以在試驗中選用

10、的試樣性能必須比較穩(wěn)定，要選用切除試樣表層后剩下的部分進行試驗。100mm×100mm×100mm的成型試樣，要沿著平行與成型面的方向進行切割試樣，切除20mm30mm，如果是¢100mm×200mm的試樣，要切除表層5060mm。 （四）實驗室溫度 考慮到當(dāng)前混凝土成型和養(yǎng)護的具體條件要求，實驗室的溫度通常要控制在2025。 結(jié)束語 總而言之，混凝土的耐久性向來是材料科學(xué)以及技術(shù)探究的重點，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表示混凝土的抗?jié)B性能。本文首先簡要地分析了氯離子對混凝土產(chǎn)生的負面影響，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方法，最后提出了混凝土抗氯離子滲透性能試驗的相關(guān)意見，以此希望能夠有效地通過試驗更好地研究混凝土的抗氯離子滲透性能。 參考文獻： 1 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),2008,30(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研究J.公路,2011,(2):137-1