不同混凝土中氯離子擴(kuò)散規(guī)律試驗(yàn)研究

陳浩宇，張世良，王娜，周佰祥

（1.中交天津港灣工程研究院有限公司，天津300222；2.天津市路馳建設(shè)工程監(jiān)理有限公司，天津300402）

不同混凝土中氯離子擴(kuò)散規(guī)律試驗(yàn)研究

陳浩宇1，張世良2，王娜1，周佰祥1

（1.中交天津港灣工程研究院有限公司，天津300222；2.天津市路馳建設(shè)工程監(jiān)理有限公司，天津300402）

制備了未加摻合料、單摻粉煤灰、單摻礦粉、復(fù)合摻加粉煤灰和礦粉四個(gè)類(lèi)別，強(qiáng)度等級(jí)分別為C30、C35、C40和C50的16個(gè)配合比的混凝土試件，分別采用化學(xué)滴定法和CL-U氯離子快速測(cè)定儀法對(duì)鉆取的粉末樣品進(jìn)行滴定比較，研究混凝土氯離子擴(kuò)散規(guī)律，結(jié)果表明：相同的樣品，化學(xué)滴定法測(cè)得的氯離子濃度較大，但是差值較小；儀器得到的氯離子濃度較小，但是差值較大，氯離子擴(kuò)散系數(shù)也是如此。

氯離子；濃度；擴(kuò)散系數(shù)；化學(xué)滴定法

0 引言

隨著我國(guó)港口工程建設(shè)的發(fā)展，20世紀(jì)80年代以前的水工建筑物已經(jīng)達(dá)到或者超過(guò)設(shè)計(jì)使用年限，80年代以后建設(shè)的水工建筑物很多也即將達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限，這些水工建筑都要進(jìn)行維護(hù)，尤其是達(dá)到或超過(guò)設(shè)計(jì)使用年限的還要繼續(xù)使用的，均要進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)。

國(guó)內(nèi)外資料表明，目前最流行的壽命預(yù)測(cè)方法是采用氯離子滲透理論，利用菲克第二定律對(duì)混凝土進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)[1-3]。但是預(yù)測(cè)模型中的氯離子擴(kuò)散系數(shù)要通過(guò)氯離子含量計(jì)算而得到。為了能夠真實(shí)反映氯離子擴(kuò)散規(guī)律[4]，本文制備了不同品種和強(qiáng)度等級(jí)的16個(gè)配合比，采用人工化學(xué)滴定和穩(wěn)定性好的氯離子含量測(cè)試儀同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)。

1 試驗(yàn)方法

1.1 化學(xué)滴定法

依據(jù)JTJ 270—98《水運(yùn)工程混凝土試驗(yàn)規(guī)程》[5]中“混凝土中砂漿的水溶性氯離子含量測(cè)定方法”測(cè)定水溶性氯離子含量。

1.2 CL-U型氯離子含量測(cè)定儀法

氯離子快速測(cè)定儀由氯離子含量測(cè)定軟件、氯離子選擇電極、甘汞電極、磁力攪拌器、電極標(biāo)定溶液與電極穩(wěn)定液等組成。氯離子濃度量測(cè)范圍10-5～10-1mol/L或0.01%～20.00%。

1.3 取樣方法

采用150 mm×150 mm×150 mm的立方體試件，每個(gè)試件從側(cè)面每隔10 mm取樣，磨成粉末，經(jīng)過(guò)0.63 mm的篩孔，取粉末25 g，作為一個(gè)樣品。每個(gè)試件1次取5層，共5個(gè)樣品。

2 原材料與配合比

根據(jù)需要，采用水泥、砂、碎石、粉煤灰、礦粉、外加劑和水，分別制備了C30、C35、C40和C50等4個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，每個(gè)強(qiáng)度等級(jí)中均制備了不加摻合料、單摻粉煤灰、單摻礦粉以及雙摻粉煤灰和礦粉的4種共16個(gè)配合比混凝土。試件標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d后，浸泡在3.5%氯化鈉溶液中2 a。

2.1 原材料

水泥：采用河南新鄉(xiāng)同力水泥股份有限公司生產(chǎn)的P.O42.5普通硅酸鹽水泥，其物理力學(xué)性能如表1所示。

表1 水泥的物理力學(xué)性能Table1 Physicaland mechanicalproperties of cement

粉煤灰：平頂山姚孟電力粉煤灰開(kāi)發(fā)有限公司生產(chǎn)，細(xì)度為0.045 mm方孔篩篩余為6.4%，需水量比為103%，含水率為0.17%，燒失量為1.78%，其化學(xué)成分見(jiàn)表2。

表2 粉煤灰的化學(xué)成分Table2 Chemicalcomposition of fly ash %

礦粉：確山鑫盛礦粉有限公司生產(chǎn)，其性能指標(biāo)如表3所示。

河砂：河南葉縣生產(chǎn)，表觀密度2 570 kg/m3，堆積密度1 580 kg/m3，含泥量為1.2%，細(xì)度模數(shù)M=2.8，中砂。

碎石：河南確山馬溝生產(chǎn)，含泥量0.8%，壓碎指標(biāo)5.8%，5～25 mm連續(xù)級(jí)配。

外加劑：江蘇博特產(chǎn)聚羧酸系外加劑，減水率為25%。

水：飲用水。

2.2 配合比

混凝土材料用量、配合比及其物理力學(xué)性能如表4所示。

表3 礦粉的化學(xué)成分Table3 Chemicalcomposition ofthe mineralpowder %

3 試驗(yàn)結(jié)果

C30、C35、C40和C50等4個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的混凝土氯離子濃度測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表5。

表4 混凝土配合比及性能指標(biāo)Table4 The concrete mix ratio and performance index

續(xù)表4

表5 混凝土氯離子濃度測(cè)定結(jié)果Table5 Measured results ofconcrete chloride ion concentration

4 結(jié)語(yǔ)

由表5試驗(yàn)結(jié)果可以得到以下結(jié)論。

1）化學(xué)滴定法和氯離子含量測(cè)定儀法測(cè)得的氯離子濃度從外到內(nèi)逐漸減小。

2）氯離子濃度隨著混凝土強(qiáng)度提高而減小。

3）對(duì)于相同強(qiáng)度等級(jí)，摻加摻合料的混凝土中氯離子濃度比不摻摻合料的混凝土中氯離子濃度小，單摻粉煤灰的混凝土中氯離子濃度比單摻礦粉的混凝土中氯離子濃度小，復(fù)合摻加粉煤灰和礦粉的混凝土中氯離子濃度最小。

4）對(duì)于相同混凝土，化學(xué)滴定法測(cè)得的氯離子濃度比氯離子含量測(cè)定儀法測(cè)得的數(shù)值略大，氯離子擴(kuò)散系數(shù)也是如此。

5）對(duì)于同一強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，摻加摻合料的比不摻摻合料的混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)略微降低，但幅度不大；對(duì)于不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土隨強(qiáng)度提高變化不大，但強(qiáng)度等級(jí)為C50的混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)較低強(qiáng)度等級(jí)的降低比較顯著。

[1]王新友，李宗津.混凝土使用壽命預(yù)測(cè)的研究進(jìn)展[J].建筑材料學(xué)報(bào)，1999，2（3）：249-256. WANG Xin-you,LIZong-jin.Study on developmentofservice life prediction ofconcrete[J].Journal of Building Materials,1999,2(3): 249-256.

[2]姬永升，張強(qiáng).混凝土耐久性研究述評(píng)[J].連云港化工高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2001，14（1）：33-36. JIYong-sheng,ZHANG Qiang.Commentary on concrete durability study[J].Journal of Lianyungang College of ChemicalTechnology, 2001,14(1):33-36.

[3]屈文俊，張譽(yù).侵蝕性環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)耐久壽命預(yù)測(cè)方法探討[J].工業(yè)建筑，1999，29（4）：40-44. QU Wen-jun,ZHANG Yu.Discussion on the predicting method about durability life of concrete structure under erosion environmentcondition[J].Industrial Construction,1999,29(4):40-44.

[4]Service life model for concrete structures exposed to marine environment-initiation period[R].Norway:SINTEF Structures and Concrete,1995.

[5]JTJ 270—98，水運(yùn)工程混凝土試驗(yàn)規(guī)程[S]. JTJ 270—98,Testing code of concrete for portand waterway engineering[S].

Experimental research on chloride ion diffusion rule of different concrete

CHEN Hao-yu1,ZHANG Shi-liang2,WANG Na1,ZHOU Bai-xiang1
（1.CCCC Tianjin Port Engineering Institute Co.,Ltd.,Tianjin 300222,China; 2.Tianjin Luchi Construction Engineering Supervision Co.,Ltd.,Tianjin 300402,China）

We made 16 match ratio of concrete samples with strength grade were C30,C35,C40 and C50,which are divided into four categories that no admixture,mixed with fly ash,single mineral admixture,and composite mixed with fly ash and mineral powder,we respectively used the chemical titration and CL-U chloride ion detector method to make titration comparison ofpowder samples,to study the concrete chloride ion diffusion.Results show thatfor the same samples,the chlorine ion concentration is larger by chemical titration method,but the difference is small;the chlorine ion concentration is lower by instrument,butthe difference is large,the same as the chloride diffusion coefficient.

chloride ion;concentration;diffusion coefficient;chemical titration

U654

A

2095-7874（2015）12-0030-03

10.7640/zggwjs201512007

2015-06-16

2015-07-24

陳浩宇（1981—），男，河南永城人，高級(jí)工程師，主要從事水運(yùn)工程混凝土耐久性研究。

E-mail：chenhaoyu2006@163.com