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(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。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)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 中圖分類號(hào)：TU37文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： 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)

2、腐蝕，其中的電化學(xué)腐蝕的危害更為強(qiáng)大。堿性條件下，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

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(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。 （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

4、Cl OH 的值小于等于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 C1202法 ASTM 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)試過程為：把¢4×2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0.3N NaOH溶液以及3%wt NaCl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

5、，就是陰離子在電場(chǎng)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)。總而言之，雖然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)結(jié)果電量在100

6、0庫(kù)侖以下為合格。 （二）RCM法 RCM方法來(lái)源于唐路平的方法，不過修改了一些具體細(xì)節(jié)。它的測(cè)試過稱為：選用¢100mm×50mm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¢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(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

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(shí)間一般為4168小時(shí)。試驗(yàn)后，劈開試樣，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）NEL法 清華大學(xué)提出了NEL法。該測(cè)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(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4

8、mol/l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 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(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100mm×100mm×100mm的長(zhǎng)方體試樣，而RCM法選用¢100mm×200mm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

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(jìn)行試驗(yàn)。100mm×100mm×100mm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¢100mm×200mm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，以此希望能夠有效地通過試驗(yàn)更好地研究混凝土的抗氯離子滲透性能。 參考文獻(xiàn)： 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(yàn)研究J.公路,2011,(2):137-1