化學(xué)外加劑對混凝土抗氯離子滲透性能的影響

摘 要:通過測定分別摻有引氣劑、早強劑和膨脹劑的混凝土試件的氯離子滲透電量和擴散系數(shù)，研究了化學(xué)外加劑對混凝土抗氯離子滲透性能的影響。結(jié)果表明，膨脹劑的摻入改善了混凝土的抗氯離子滲透性能，且在試驗范圍內(nèi)摻量越大，效果越好。適當摻量的引氣劑和早強劑也能在一定程度上提高混凝土的抗氯離子滲透性能，但效果不如膨脹劑明顯。

關(guān)鍵詞:外加劑混凝土氯離子滲透性

中圖分類號:TU5文獻標識碼:A文章編號:1672-3791 (2010)7(c)-0122-01

1引言

抗氯離子滲透是混凝土耐久性的一個重要方面。尤其是對海工混凝土而言，由于在使用過程中長期遭受海水和海風侵蝕，更易于發(fā)生因氯離子滲透而引起的鋼筋銹蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)過早破壞，構(gòu)筑物壽命縮短[1-3]。近年來，我國的海工混凝土需求量呈逐年遞增的趨勢，如何采取有效措施提高海工混凝土的抗氯離子滲透性能，已經(jīng)成為廣大專家學(xué)者和工程技術(shù)人員關(guān)注的焦點。

混凝土的滲透性能與孔結(jié)構(gòu)、孔徑分布密切相關(guān)。通過摻加礦物摻合料或化學(xué)外加劑，改進混凝土配合比設(shè)計，可以優(yōu)化混凝土的孔結(jié)構(gòu)和孔徑分布，提高抗?jié)B透性能。本文著重對引氣劑、早強劑和膨脹劑在這一方面的效能進行了研究，為海工混凝土的生產(chǎn)實踐及相關(guān)研究提供一定的參考。

2試驗材料和試驗方法

2.1 試驗材料

(1)水泥:重慶拉法基普通硅酸鹽水泥，比表面積360m2/kg，密度3.15g/cm3。

(2)化學(xué)外加劑:試驗采用重慶市智翔鋪道技術(shù)工程有限公司生產(chǎn)的LW系列構(gòu)筑物外加劑，包括引氣劑、早強劑、膨脹劑和高效減水劑。

(3)粗骨料。石灰石碎石，5～20連續(xù)級配。

(4)細骨料。簡陽中砂，細度模數(shù)為2.6，表觀密度為2710kg/m3，松散密度為1350 kg/m3。

(5)減水劑。FDN高效萘系減水劑，減水率20%±2%。

2.2 試驗方法

參照標準ASTMC1202-97方法，采用直流電量法快速測定混凝土抗氯離子滲透性。操作時，先將試件進行真空保水，然后在60V直流電壓下每隔30min測量一次通過試塊的電流，持續(xù)6h。

一般認為，當通過試件的6h導(dǎo)電量＜1000庫倫時，混凝土的抗氯離子滲透性能較好。馮乃謙教授提出了一個總電量和擴散系數(shù)之間關(guān)系的經(jīng)驗公式:

Deff=2.57765+0.00492Q(×10-9cm2/s)，更為直接地反映了混凝土的抗氯離子滲透性能。

2.3 配合比設(shè)計方案

在配合比方案中，引氣劑和早強劑為外摻，膨脹劑為內(nèi)摻。水膠比控制為0.4，并通過摻加適量的高效減水劑調(diào)節(jié)混凝土拌合物的和易性，減少由于和易性不好導(dǎo)致試件成型過程中缺陷的存在對試驗結(jié)果的影響程度。

3實驗結(jié)果與分析

試件成型一天后拆模，置于標準養(yǎng)護室養(yǎng)護至規(guī)定齡期后取出測試

3.1 引氣劑對混凝土抗氯離子滲透性能的影響

標養(yǎng)28d，摻引氣劑的混凝土含氣量及電通量測試結(jié)果顯示，當摻量控制在0.4%以內(nèi)時，引氣劑的摻入極大地降低了混凝土試件的電通量，從而提高了混凝土的抗氯離子滲透性能。與基準樣相比，當引氣劑摻量為0.2%時，混凝土電通量降低了20.4%;當引氣劑摻量為0.4%時，混凝土電通量降低了42.8%。另一方面，當引氣劑的摻量過大時，不但不能降低混凝土的電通量，反而會增加混凝土受氯離子侵蝕的可能性。當摻量為0.6%時，摻有引氣劑的混凝土試件電通量比基準樣還增大了16.8%。

混凝土含氣量在4.7%以內(nèi)時，混凝土電通量隨含氣量的增加而降低。這主要是因為，引氣劑在引入氣泡的同時，釋放了一部分自由水，使得相同齡期的混凝土水化程度加大，孔徑小于0.1μm的中小毛細孔增多，優(yōu)化了整體的孔徑結(jié)構(gòu)。但是，當含氣量過大時，大孔數(shù)量明顯增多，進而減弱了抗氯離子滲透的能力。

3.2 早強劑對混凝土抗氯離子滲透性能的影響

無論是基準樣還是添加了不同摻量早強劑的混凝土試樣，隨著齡期的延長，混凝土的電通量均下降，抗氯離子滲透性能增強。齡期越早，早強劑對混凝土抗氯離子滲透性能的影響越大，不同摻量早強劑的混凝土試件電通量相差越大。這主要是因為早強劑的摻入加速了混凝土早期強度的發(fā)展，優(yōu)化了混凝土早期的微觀孔結(jié)構(gòu)，提高了早期的密實性。

隨著齡期的延長，早強劑的作用減弱，但摻有早強劑的試件的電通量仍然小于基準樣，表明本試驗所用的早強劑對混凝土后期性能無明顯的負面影響。

同一齡期時，隨著早強劑摻量的增大，混凝土試件的電通量減小，抗氯離子滲透性增強。與基準樣相比，28d齡期時，三種早強劑摻量的混凝土試件電通量依次減少了5.3%，16.1%和26.0%。表明試驗所用早強劑能在一定程度上改善混凝土的抗氯離子滲透性能。

3.3 膨脹劑對混凝土抗氯離子滲透性能的影響

隨著膨脹劑摻量的增加，混凝土試件的28d電通量急劇下降，混凝土抗?jié)B透性能得到很大改善。

與基準樣相比，膨脹劑摻量為8%時，試件的28d電通量減少了約36%;膨脹劑摻量為10.0%和12.0%時，試件的28d電通量分別減少約57%和66%。這表明膨脹劑的摻入顯著改善了混凝土的抗氯離子滲透性能。主要原因是適量膨脹劑的摻入補償了混凝土本身的收縮，減少了由于收縮開裂引起的裂縫和缺陷;另一方面，膨脹劑填充了大孔，減少了有害孔的數(shù)量，優(yōu)化了混凝土的孔結(jié)構(gòu)，使得混凝土密實度提高。

特別地，膨脹劑摻量為12.0%的試件，28d電通量約為1000庫倫左右，表明該試件的抗氯離子滲透性能較好。

4結(jié)論

通過試驗研究，可得出如下結(jié)論:

(1)引氣劑、早強劑和膨脹劑均能在一定程度上降低混凝土電通量，提高混凝土的抗氯離子滲透性能。

(2)引氣劑摻量在0.4%以內(nèi)時，混凝土的含氣量在5.0%以內(nèi)，此時隨著摻量的增加，混凝土的抗氯離子滲透性能增強。

(3)在試驗范圍內(nèi)，隨著早強劑摻量增加，混凝土抗氯離子滲透性能增強;特別地，早強劑對混凝土早齡期電通量的影響大于后期，但摻有早強劑的混凝土抗氯離子滲透性能在任一齡期均優(yōu)于空白樣。

(4)在試驗范圍內(nèi)，隨著膨脹劑用量的增加，混凝土抗氯離子滲透性能增強。

參考文獻

[1]葉青，汪佳佳，馬成暢等.UEA摻量對混凝土抗氯離子滲透性能的影響[J].建筑材料學(xué)報，2005

[2]崔東霞，秦鴻根，張云升等.不同外加劑對混凝土耐久性的影響[J].商品混凝土，2010

[3]萬惠文，楊淑雁，呂艷鋒.引氣混凝土抗氯離子滲透性與孔結(jié)構(gòu)特性[J].建筑材料學(xué)報，2008