長(zhǎng)期滲透下氯離子傳輸特點(diǎn)試驗(yàn)研究

長(zhǎng)期滲透下氯離子傳輸特點(diǎn)試驗(yàn)研究

氯離子混凝土進(jìn)入的主要途徑包括：毛細(xì)吸收、擴(kuò)散作用、滲透作用和對(duì)稱性。然而以往關(guān)于氯離子傳輸?shù)脑囼?yàn)研究多局限于無(wú)靜水壓力作用下的傳輸機(jī)制,但是在實(shí)際環(huán)境中,尤其在海洋環(huán)境以及地下混凝土結(jié)構(gòu)中,存在靜水壓力的影響,并且靜水壓力的作用加速了引起鋼筋銹蝕的氯離子侵入,使混凝土結(jié)構(gòu)破壞更為嚴(yán)重,因此研究在靜水壓力作用下氯離子傳輸特點(diǎn)更具實(shí)際意義。本文制備用于測(cè)量在不同靜水壓力作用下混凝土滲透性試驗(yàn)試件,通過(guò)測(cè)定不同靜水壓力和不同壓力作用時(shí)間下混凝土中氯離子滲透含量,從而評(píng)定靜水壓力對(duì)氯離子傳輸?shù)挠绊憽?測(cè)試1.1細(xì)骨料、粉煤灰、聚羧酸試驗(yàn)采用的水泥為青島山水水泥廠生產(chǎn)的42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥,基本性能指標(biāo)見(jiàn)表1所示;粗骨料選用粒徑為5~25mm連續(xù)級(jí)配花崗巖質(zhì)碎石;細(xì)骨料為最大粒徑5mm的青島大沽河砂,細(xì)度模數(shù)2.9,屬于中砂,級(jí)配合格;粉煤灰為青島魯青粉煤灰公司生產(chǎn)的Ⅱ級(jí)原狀;拌和水為普通自來(lái)水;外加劑為一種聚羧酸型高效減水劑。混凝土配合比設(shè)計(jì)值為0.4,同時(shí)為了研究在靜水壓力作用下粉煤灰對(duì)氯離子傳輸?shù)挠绊?在0.4配比中將粉煤灰按一定比例等質(zhì)量取代水泥,混凝土的詳細(xì)配合比如表2所示。1.2下底直徑2.滲透性試驗(yàn)試件按照《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性試驗(yàn)方法》(GB/T50082-2009)規(guī)定制備,試件為上底直徑175mm,下底直徑185mm,高150mm的圓臺(tái)體。確?；炷帘砻嫖阅懿皇苊撃┑挠绊?在成型期間模具不涂刷脫模劑,混凝土試件成型24h后脫模,放在溫度(20±3)℃,相對(duì)濕度大于90%的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù),當(dāng)試件達(dá)到28d齡期時(shí)從養(yǎng)護(hù)室中取出,同時(shí)為了防止試驗(yàn)過(guò)程中混凝土繼續(xù)水化對(duì)混凝土孔結(jié)構(gòu)的影響,再將試件放置于相對(duì)濕度約為60%的室內(nèi)環(huán)境中繼續(xù)養(yǎng)護(hù)28d后進(jìn)行滲透性試驗(yàn)。1.3壓力時(shí)間計(jì)算當(dāng)試件達(dá)到56d養(yǎng)護(hù)齡期后,將試件安裝在滲透儀上,如圖1所示。滲透試驗(yàn)用溶液為5%的NaCl溶液;恒定壓力0MPa、0.1MPa、0.3MPa、0.7MPa;保持壓力時(shí)間分別為24h、120h、240h。滲透試驗(yàn)結(jié)束后,將試件從滲透儀上取出,并且放在75℃的溫度下烘干72h,使混凝土內(nèi)部水分完全揮發(fā),用分層打磨機(jī)將試驗(yàn)試塊按mm分層磨粉取樣,如圖2所示,用化學(xué)滴定法取平均值繪制氯離子曲線,對(duì)比分析在靜水壓力作用下混凝土中氯離子傳輸特點(diǎn)。2試驗(yàn)結(jié)果及分析2.1混凝土的水壓力抗氯離子能力將A配比試件在0MPa、0.1MPa、0.3MPa、0.7MPa的靜水壓力下持續(xù)240h,待滲透試驗(yàn)結(jié)束后,磨粉滴定試件中的氯離子含量隨深度變化曲線如圖3所示。由圖3可知對(duì)于同一配合比的滲透試件,混凝土中氯離子含量和滲透深度隨著靜水壓力的提高而提高。對(duì)比水壓力為0MPa和0.1MPa的氯離子含量曲線可知,氯離子含量未隨著水壓力的存在而呈顯著提高趨勢(shì),說(shuō)明混凝土雖然是一種多孔材料,但是由于自身密實(shí)度的作用,在較小水壓力作用下,具有很好的抵抗氯離子的侵入能力;對(duì)比水壓力為0.1MPa和0.3MPa的氯離子含量曲線可知,當(dāng)水壓力由0.1MPa上升到0.3MPa時(shí),氯離子含量呈突變狀態(tài)增加,說(shuō)明在此范圍內(nèi)氯離子在混凝土中的傳輸方式發(fā)生變化,混凝土抵抗水壓力的能力有限,當(dāng)水壓力達(dá)到一定值時(shí),主動(dòng)水壓力成為氯離子傳輸?shù)闹饕绞?對(duì)比0.3MPa和0.7MPa氯離子含量曲線可知,當(dāng)水壓力由0.3MPa上升到0.7MPa時(shí),氯離子含量隨著水壓力的提高而顯著提高,該范圍內(nèi)同樣是以主動(dòng)水壓力作用為氯離子侵入的主要傳輸途徑。2.2水壓力對(duì)混凝土中氯離子含量的影響將A配比試件在0.7MPa的水壓力下,分別保持24h,120h,240h后,烘干試件磨粉滴定,測(cè)定混凝土試件內(nèi)氯離子含量曲線,如圖4所示。由圖4可知,混凝土中氯離子含量和滲透深度隨著水壓力持續(xù)時(shí)間的增加而增加。氯離子含量在前120h內(nèi)增加較快,在120~240h作用時(shí)間段內(nèi),氯離子含量增加趨于平緩。說(shuō)明在水壓力作用下的一段時(shí)間內(nèi),氯離子在濃度梯度和水壓力的共同作用下快速侵入混凝土內(nèi)部。但是隨著時(shí)間的繼續(xù)增加,混凝土內(nèi)部開(kāi)始飽水,同時(shí)隨著氯離子滲透深度的增加和氯離子濃度梯度的減小,造成氯離子含量在一段時(shí)間之后增加趨于平緩。2.3深度和氯離子含量隨深度的變化3個(gè)配合比試件A、B、C在分別為0MPa、0.1MPa、0.3MPa、0.7MPa的水壓力下持續(xù)240h,待試驗(yàn)結(jié)束后,分別磨粉滴定,測(cè)定其中氯離子含量,氯離子含量隨深度變化曲線如圖5~圖7所示。由圖5~圖7可知,內(nèi)摻粉煤灰混凝土試件在同一條件下較空白試件氯離子滲透含量有所減少:以水壓力為0.3MPa時(shí)的氯離子滲透深度為基準(zhǔn),當(dāng)靜水壓力值由0.3上升到0.7MPa時(shí),A配比中氯離子滲透深度增加了133%、B配比中氯離子滲透深度增加111%、C配比中氯離子滲透深度增加100%,說(shuō)明在一定范圍內(nèi)增加粉煤灰的用量,可以提高混凝土抵抗氯離子的性能。3水壓力作用下的氯離子侵入行為由上述試驗(yàn)可以得出以下結(jié)論。(1)在較小水壓力作用下,氯離子含量增加不明顯,氯離子的侵入以多種方式共同作用,此時(shí)混凝土仍然具有較好的抵抗氯離子的能力。但是隨著水壓力的增加,并且存在一個(gè)臨界水壓力值,當(dāng)水壓力達(dá)到該臨界值后,氯離子含量呈突變式增長(zhǎng),此時(shí)氯離子的侵入方式以主動(dòng)水壓力侵入為主,并且隨著水壓力的繼續(xù)提高氯離子含量近似成比例增加。對(duì)于存在靜水壓力作用的海工結(jié)構(gòu)以及地下混凝土建筑,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行防護(hù),減少氯離子的侵入,延長(zhǎng)混凝土使用壽命。(2)隨著水壓力作用時(shí)間提高,試件中氯離子含量隨之提高。在水壓力開(kāi)始作用的一段時(shí)間內(nèi),氯離子在濃度梯度和靜水壓力作用下,氯離子快速