水泥混凝土抗氯离子渗透性能试验研究

摘要：本文通过不同水胶比，不加掺和料、掺粉煤灰、硅灰、纤维以及不同粗骨料等，对混凝土的抗氯离子渗透性能进行研究。结果表明，水胶比越大，混凝土抗氯离子渗透性差；掺加粉煤灰、硅灰、纤维能提高混凝土抗渗性；相同的级配下，花岗岩粗骨料混凝土比石灰岩粗骨料混凝土抗氯离子渗透性能要好。

关键词：混凝土 氯离子 渗透性 试验研究

中图分类号： TU528.1 文献标识码：B

Test Research on Cement Concrete of Resisting Chloride Ion Permeability

Zhao Zhanying

（Guangdong Provincial Academy of Building ResearchGuangzhou510500，China）

Abstract：In this paper， by the different water to binder ratio， without mixed with the mineral admixture， mixed with fly ash、silica fume、fiber and different Coarse Aggregates，performance of concrete resistance to chloride ion penetration.The results show that，The greater water to binder ratio，the worse concrete of resisting chloride ion permeability；mixed with fly ash、silica fume、fiber can improve concrete of resisting chloride ion permeability；The same gradation，resisting chloride ion permeability of granite coarse aggregate concrete better than the limestone coarse aggregate concrete.

Keywords：ConcreteChloride IonPermeabilityTest Research

1 前言

由于水泥混凝土具有生产能耗低、适用性强、使用方便等优点，已成为现代建设工程中无法替代的主要建筑材料。外界的各种因素的影响构成混凝土的原材料中可能潜在着有害因素，而混凝土本身脆性大，抗拉强度低，抗冲击性能差，特别容易开裂，直接影响其抗渗、抗冻、抗化学介质侵蚀、抗钢筋锈蚀等性能，造成混凝土使用寿命大大缩短，同时，混凝土的使用条件和环境因素可能对混凝土构成威胁。因此要求水泥混凝土不仅要有良好的强度性能，还应有优异的耐久性能和适宜的工作性能，以满足目前和未来的混凝土工程的施工需要。

氯离子侵入混凝土内部后，将导致混凝土开裂，影响混凝土的耐久性。氯离子在混凝土中的扩散是氯离子借混凝土中毛细孔孔壁吸附水从高浓度区向低浓度区的迁移。因为氯离子可以同时通过扩散、渗透和吸附等不同机理侵入混凝土内部，并在传输过程中可能有部分氯离子与胶凝材料及其水化产物相结合，所以通过对混凝土氯离子渗透性的研究，能够有针对性地采取措施，提高混凝土的耐久性。

本文通过在混凝土中掺加粉煤灰、硅灰、纤维，使用花岗岩粗骨料等试验，研究不同掺料对混凝土氯离子扩散系数的影响。

2 试验材料

（1)水泥：广东某公司生产的P.0 42.5普通硅酸盐水泥。

（2)粗骨料：花岗岩粗骨料，针片状颗粒总含量3.5%，含泥量为1.2%，泥块含量为0。石灰岩粗骨料，表观密度为2692kg/m3，针片状颗粒总含量4.4%，含泥量为1.5%，泥块含量为0。

（3)细骨料：河砂，细度模数2.74，含泥量1.5%，泥块含量为0。

（4)外加剂：采用聚羧酸高效减水剂，减水率不小于30%，固含量不小于20%。

（5)矿物掺和料：Ⅱ级粉煤灰；硅灰，灰白色粉末、细度小于1μm的占80%以上，比表面积为：20-28m2/g；纤维采用聚丙烯纤维。

（6）拌合水：为自来水。

3 试验方法

本试验采用RCM法测定混凝土的氯离子扩散系数，RCM法如下：混凝土试件尺寸为：Φ100mm×50mm，成型后将2个面打磨光滑，在饱和氢氧化钙溶液真空环境中浸泡18h。将试件置于硅橡胶树脂套内并密封，混凝土切割的新鲜面暴露于阴极液中，将配制好的浓度10%氢氧化钠溶液倒入试验槽内约15cm左右，确定液体不渗漏后，将约300mL 0.3mol/L氯化钠溶液倒入橡胶套中，同时，安装好阴、阳极并通过导线与电气部分连接。先将电压调到30V，然后根据测量电流确定最终电压及加压时间。通电完成后，取出试块，用压力试验机将试块沿轴向方向劈开，在混凝土劈裂表面喷涂硝酸银溶液，15min后混凝土截面氯离子渗透部分明显变白，测量氯离子渗透深度。

本试验采用RCM法测定混凝土的氯离子扩散系数（如图1），RCMT法来源于唐路平博士的方法，但在一些具体细节方面做了改动。

图1 RCM测定仪示意图（尺寸单位：mm）

试件采用φ100mm×50mm的标准试件。试件在实验室制作时，用φ100mm×300mm或150mm×150mm×150mm的试件制成，试验前7d加工成标准试件(是否切除混凝土表层视实际结构情况和施工方法决定)，打磨光滑后继续浸没于水中养护至试验龄期。试件在实体混凝土结构中钻取时，应先切割成标准尺寸试件，再在标准养护室水池中浸泡4d，然后进行实验。

实验室温度控制(20±2)℃，试样安装前需进行(120±20)s超声浴处理。

试验采用30V直流电，阳极采用约300ml的0.2mol/L的氢氧化钾溶液，阴极采用含5%氯化钠的0.2mol/L的氢氧化钾溶液，根据初始电流的不同，通电时间为4～168h。

试验结束后，将试件劈开，用0.1mol/L的硝酸银溶液测定氯离子渗透深度，利用公式计算氯离子扩散系数。混凝土氯离子的扩散系数为3个试样的算术平均值。

4 试验结果及抗渗性能影响分析

表1氯离子扩散系数试验的混凝土配比和试验结果

注：除编号4的粗骨料是石灰岩外，其余都为花岗岩。

4.1水胶比用量影响

由图2可知，对于粗骨料为花岗岩的混凝土，对比1、2、3组可知，随着水胶比的增大，其氯离子扩散系数均随之增大，说明混凝土抗氯离子渗透能力随之降低。当水胶比增大时，硬化水泥浆体的毛细孔孔隙率将增大，连通的毛细孔将增多，同时混凝土在拌和时，水会在骨料表面形成一层水膜，使混凝土在水泥浆体与骨料之间形成一个界面过渡区，其内部裂缝和连通孔隙会进一步使混凝土的渗透性增大，从而降低混凝土的抗氯离子渗透能力。

图2不同掺量氯离子扩散系数

4.2掺和料的影响

在粗骨料为花岗岩的情况下，对比6和8组，在水胶比相同的情况下， 掺加粉煤灰、硅灰后，混凝土的抗氯离子渗透性能显著改善，且随着掺量增加，混凝土氯离子扩散系数减小，但当掺灰量为40%时（8组），氯离子扩散系数反而提高了。粉煤灰、硅灰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，使混凝土对氯离子渗透的扩散阻力提高。当粉煤灰掺量为40%时，氯离子扩散系数反而提高了。其原因可能是：掺入的粉煤灰能发挥密实填充及火山灰活性效应，随掺灰量增加，结构开始得到密实改善，但掺量过高(＞40%)时，由于粉煤灰活性较低，二次水化不完全，混凝土的结构依然疏松，造成氯离子扩散系数增加，对改善抗氯离子渗透能力反而造成负面影响。

4.3纤维的影响

从5和7组可知，随着纤维的掺入，提高了混凝土密实性，因此降低了混凝土的氯离子扩散系数。由于第7组中掺加粉煤灰和硅灰后，比表面积大，能很好地填充到水泥浆体的空隙中，从而提高了混凝土的密实性，使得混凝土氯离子扩散系数在所有组别中最小。

4.4粗骨料岩性的影响

对比由3和4组可知，粗骨料岩性对混凝土氯离子扩散系数也有很大影响，对于相同的配合比，3组中的粗骨料是花岗岩，4组中的粗骨料是石灰岩，从结果看，石灰岩混凝土比花岗岩混凝土的氯离子扩散系数大。这主要是因为花岗岩骨料的表而较石灰岩粗糙，与浆体接触史加充分，因此混凝土的密实性得到提高，从而提高了混凝土抗渗性。

5 结语

（1）在粗骨料为花岗岩、随着水胶比的增大，混凝土抗氯离子渗透性越差。

（2）掺加适量纤维可以提高混凝土的抗氯离子渗透性。

（3）复掺粉煤灰、硅灰、纤维可以明显提高混凝土的抗氯离子渗透性，双掺粉煤灰、硅灰也能提高混凝土的抗氯离子渗透性能。

（4）采用花岗岩粗骨料配制的混凝土氯离子扩散系数满足环境条件要求，比采用石灰岩粗骨料的同配合比条件下混凝土的抗氯离子渗透性能要好。

参考文献：

[1] 陈习云等.混凝土抗氯离子渗透性能的试验研究.商品混凝土，2010（12）

[2] 程宇科等. 复合型掺合料高性能混凝土强度与抗氯离子渗透性能研究. 混凝土与水泥制品，2010（06）

[3] 马保国等. 聚丙烯纤维对硅灰混凝土氯离子渗透性能的影响.混凝土，2007（08）

[4] 何智海等. 粉煤灰混凝土抗氯离子渗透性能的试验研究. 粉煤灰综合利用，2007（04）