海水作用下的混凝土滲透性研究

彭鵬飛，秦憲明，鄢禮傳

（廈門市宏業工程建設技術有限公司，廈門 361000）

氯離子引起的鋼筋銹蝕是導致海工結構混凝土開裂破壞的最主要原因，因此海工混凝土的氯離子滲透性測試是評價海工混凝土耐久性的重要方法，其中的主要指標是氯離子擴散系數和電通量。近年來，隨著混凝土的氯離子擴散系數和電通量測試引入到我國國家標準中，相關的測試方法及影響因素研究逐漸增多，但普遍的感覺是氯離子擴散系數和電通量相關性較差，想用他們來驗證混凝土的耐久性較難。文章通過分析電壓作用下氯離子滲透方向，找出了一些擴散系數和電通量的測試和評價方法。

1 試驗原材料與方法

1.1 試驗原材料與混凝土配比

水泥：龍麟P.O 42.5，龍巖水泥廠生產；砂：細河砂，細度模數2.1；碎石：5～25mm；減水劑：禾泰HT－120萘系減水劑，減水率25%；水：自來水。

采用大型建筑工程最常見的C30配比進行試驗，配比見表1。

表1 混凝土配比表

1.2 試驗方法

試塊標準養護28d后，成型面朝上，3塊一組堆放入海水池中（如圖1，每周更換1次海水），至相應齡期后取出，沿側面取芯，切割為2個Φ100mm×50mm的試塊待測，做好標記，分為正反兩個方向分別進行測試。正方向為使得通電時測試溶液中氯離子沿著海水浸泡時氯離子滲透方向進行移動，反方向為使得通電時測試溶液中氯離子逆向海水浸泡時氯離子滲透方向進行移動。

混凝土氯離子滲透深度：參照國標GB/T 50082—2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》進行，試件劈開滴幾滴0.1mol/L硝酸銀溶液，用游標卡尺測變色深度。

混凝土電通量測試方法：參照國標GB/T 50082—2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》進行。所用儀器為北京耐爾儀器設備有限公司生產的NEL－PEU型混凝土電通量測試儀。

混凝土擴散系數測試方法：RCM法，參照國標GB/T 50082—2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》進行。所用儀器為北京耐爾儀器設備有限公司生產的RCM－NTB型氯離子擴散系數測試儀。

2 試驗過程

2.1 氯離子滲透深度

以標準養護28d試樣為基準，放入海水池中至相應齡期后，將其劈裂開，噴灑少許0.1mol/L的硝酸銀溶液，5min后測量試塊的變色深度。試驗結果如圖4所示。

由圖4可以看出，隨著浸泡時間的延長，試樣中氯離子滲透深度逐漸增加，但時間與滲透深度關系近似為一條直線，并非預想中成為一條關于橫軸的拋物線。原因應該是定期更換海水，使得有足夠的外來氯離子補充滲透濃度差。

2.2 強度

各齡期試樣強度測試結果如圖5所示，隨著齡期的增長，試樣抗壓強度逐漸增加，以28d試樣強度值為基準，海水浸泡90d、180d和360d后強度增長分別為8.4%、13.2%和16.4%，較標樣試樣強度增長稍快。原因可能是海水中富含各種離子，使得海水浸泡試樣的密實度較標樣稍高。

2.3 擴散系數比較

各齡期試樣正反方向測試的擴散系數結果如圖6所示。由圖6可以看出，試樣反方向測試的擴散系數明顯小于正方向的，隨著海水浸泡時間的延長，反方向測試的擴散系數逐漸減小，而正方向測試的擴散系數逐漸增大，但幅度明顯變小。1年期試樣正方向測試后氯離子已基本貫穿，而反方向測試后試樣形成兩條銀白色深度，即中間無氯離子濃度，見圖2、圖3。正方向擴散系數逐漸增大是因為待測試樣原有氯離子深度逐漸增大，而反方向逐漸減小是因為試樣隨齡期增長密實度提高，氯離子擴散變慢。由此可見，試樣反方向擴散系數值與其密實度相關，而正方向測試的擴散系數值能反映鋼筋混凝土的耐久性。

2.4 電通量比較

各齡期試樣正反方向測試的擴散系數結果如圖7所示。由圖7可以看出，隨齡期的增長，各試樣的電通量明顯減小，反方向測試的電通量稍小于正方向測試的電通量值。正反兩個方向測試的電通量差別明顯小于擴散系數結果，表明混凝土電通量僅與混凝土的密實度相關。

3 結果與討論

a.隨著齡期的增長，海工混凝土內氯離子滲透深度近似成直線增加。

b.混凝土擴散系數和電通量試驗結果表明：混凝土強度越高，密實度越高，抗滲透性越好，其擴散系數和電通量值越低。擴散系數測試值主要由劈開試塊的氯離子擴散深度決定，試樣內原有氯離子對結果影響較大，測試混凝土擴散系數時，如果不注意其中氯離子滲透深度方向，隨意加載在儀器上進行測試，易造成數據離散，無規律，無法反映其耐久性；而電通量測試的是氯離子等在混凝土中的遷移而產生的電量大小，測試結果能反映混凝土的密實度，與其中氯離子含量及分布關系不大［6］。故逆向混凝土原有氯離子滲透方向測試的擴散系數值與其密實度相關，而沿著混凝土原有氯離子滲透方向測試的擴散系數值與其密實度相關不大，但能反映鋼筋混凝土的耐久性情況。混凝土的電通量值反映其密實度情況。

［1］ 張 譽.混凝土結構耐久性概論［M］.上海：上海科學技術出版社，2003.

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［6］ 秦憲明，彭鵬飛.阻銹劑對混凝土耐久性的影響研究［J］.混凝土，2012（2）：75－80.

［7］ 彭鵬飛，秦憲明，鄢禮傳.利用熱雨試驗箱研究混凝土的耐久性［J］.建材世界，2011，32（5）：15－18.