摻和料對混凝土電通量和RCM擴(kuò)散系數(shù)相關(guān)性的影響

羅立紅

（河北省高速公路衡大管理處，河北 衡水 053020）

1 引言

橋梁耐久性是當(dāng)今國際橋梁工程界關(guān)注的熱門問題，目前，我國正在進(jìn)行空前規(guī)模的經(jīng)濟(jì)建設(shè)，其中以鋼筋混凝土為主體的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)處于優(yōu)先地位。眾所周知，氯鹽環(huán)境下，由氯離子侵入所引起的鋼筋銹蝕與混凝土開裂是目前混凝土結(jié)構(gòu)破壞的主要形式，因此，評(píng)價(jià)混凝土抗氯離子侵入的能力尤為重要。從20世紀(jì)80年代開始，各國不斷地開發(fā)各種表征混凝土滲透性能的新方法，以評(píng)價(jià)混凝土的密實(shí)性能，其中發(fā)展較快的是電通量法和氯離子擴(kuò)散系數(shù)快速測定法。目前，礦物摻和料已經(jīng)在混凝土中廣泛使用，但礦物摻和料對于電通量法和RCM的影響關(guān)系在工程中的研究甚少?；谝陨蟽煞N方法各自的特點(diǎn)，為既能有效評(píng)價(jià)混凝土的抗氯離子能力，又能減少重復(fù)性試驗(yàn)，建立礦物摻和料與混凝土電通量與氯離子擴(kuò)散系數(shù)之間的相互關(guān)系在工程中是十分必要的。

2 試驗(yàn)研究與分析

2.1 原材料與試驗(yàn)方法

試驗(yàn)中，水泥采用唐山冀東水泥有限責(zé)任公司生產(chǎn)的P.O42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥；粉煤灰采用西柏坡電廠生產(chǎn)的Ⅰ級(jí)粉煤灰，平均粒徑0.1μm，無定型SiO2含量約為89%；礦粉采用唐山唐龍S95磨細(xì)礦渣粉，比表面積400m2/kg；骨料采用綏中潔凈河砂，細(xì)度模數(shù)為2.8；碎石采用玉田連續(xù)級(jí)配5～25mm碎石；外加劑采用天津冶建加劑廠生產(chǎn)的聚羧酸系高效減水劑，減水率為25%。

電通量試驗(yàn)按照ASTM C1202的標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)室制作150mm×150mm×150mm的立方體試塊，在規(guī)定的試驗(yàn)56d齡期前，對制備的試塊進(jìn)行鉆芯取樣，制成100mm×50mm的圓柱體試件。試驗(yàn)前，對試件進(jìn)行真空飽水，試驗(yàn)時(shí)在試件軸向施加60V直流電壓，試件的正、負(fù)極兩側(cè)的試驗(yàn)槽內(nèi)分別放置濃度為0.3mol/L的NaOH溶液和3%的NaCl溶液。記錄6h內(nèi)通過試件的總電量Q值，即為檢測試件的電通量。

RCM試驗(yàn)參照《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50082—2009）提出的氯離子電遷移快速試驗(yàn)方法（RCM法）。試驗(yàn)室制作150mm×150mm×150mm的立方體試塊。試驗(yàn)前7d從標(biāo)養(yǎng)室中取出試塊進(jìn)行取芯，制成100mm×50mm的試件，再放入標(biāo)養(yǎng)室中水養(yǎng)至試驗(yàn)齡期。試驗(yàn)時(shí)試件兩端外加電壓，試件的正負(fù)極分別浸入0.3mol/L的NaOH溶液和含質(zhì)量濃度10%的NaCl溶液中，根據(jù)初始電流確定通電時(shí)間。通電完畢，取出試件，在壓力機(jī)上將其劈成兩半，并在劈開的試件表面噴涂0.1mol/L的AgNO3溶液，并測量氯離子滲透深度，計(jì)算氯離子擴(kuò)散系數(shù)。

2.2 粉煤灰摻量影響研究

本試驗(yàn)研究粉煤灰為混凝土配合比單一變量下，粉煤灰摻量對電通量和氯離子擴(kuò)散系數(shù)的影響，從而研究兩者的相關(guān)性。試驗(yàn)采取水膠比固定0.40，膠材用量400kg/m3，粉煤灰摻量為0、10%、20%、30%和40%的5種不同混凝土配合比，試驗(yàn)檢測各試件電通量和氯離子擴(kuò)散系數(shù)隨粉煤灰摻量變化的規(guī)律，試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，摻入粉煤灰后，隨摻量增加，28d養(yǎng)護(hù)齡期混凝土電通量呈下降趨勢，RCM氯離子擴(kuò)散系數(shù)呈增大趨勢；而56d養(yǎng)護(hù)齡期混凝土電通量和氯離子擴(kuò)散系數(shù)均趨于減小。試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)用電通量評(píng)價(jià)混凝土的氯離子滲透性時(shí)，28d齡期的評(píng)價(jià)結(jié)果與混凝土的實(shí)際氯離子滲透性之間出現(xiàn)了較大差異，56d齡期變化趨勢一致，均趨于減小。

圖1 粉煤灰摻量對電通量和氯離子擴(kuò)散系數(shù)的影響

2.3 礦渣粉摻量影響研究

本試驗(yàn)研究礦渣粉為混凝土配合比單一變量下，礦渣粉摻量對電通量和氯離子擴(kuò)散系數(shù)的影響，從而研究兩者的相關(guān)性。試驗(yàn)采取水膠比固定0.40，膠材用量400kg/m3，研究了礦渣粉摻量為0、15%、30%、45%和60%5種不同摻量下，配合比混凝土的電通量和氯離子擴(kuò)散系數(shù)隨礦渣粉摻量變化的規(guī)律，其試驗(yàn)檢測變化規(guī)律如圖2所示。

圖2 礦渣粉摻量對混凝土電通量和氯離子擴(kuò)散系數(shù)的影響

由圖2可知，混凝土電通量和氯離子擴(kuò)散系數(shù)隨礦渣粉摻量的增加，呈明顯降低；隨齡期的增長，均有所降低。試驗(yàn)結(jié)果表明，對于摻礦渣粉的混凝土，電通量和氯離子擴(kuò)散系數(shù)具有相同的變化規(guī)律，相關(guān)性較好，混凝土電通量和氯離子擴(kuò)散系數(shù)隨礦渣粉摻量的增加而減小。

2.4 摻和料雙摻影響研究

本試驗(yàn)研究粉煤灰與礦渣粉雙摻情況下，粉煤灰與礦渣粉雙摻摻量對電通量和氯離子擴(kuò)散系數(shù)的影響，從而研究兩者的相關(guān)性。試驗(yàn)對比研究了摻和料雙摻的條件下，混凝土的電通量和氯離子擴(kuò)散系數(shù)的規(guī)律?；炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示，試驗(yàn)檢測電通量和氯離子擴(kuò)散系數(shù)結(jié)果如圖3所示。

表1 摻和料雙摻的摻配比例

圖3 粉煤灰、礦渣粉雙摻對混凝土電通量和氯離子擴(kuò)散系數(shù)的影響

由圖3可知，相對于各種礦物摻和料單摻，20%粉煤灰和30%礦渣粉雙摻顯著降低了各齡期混凝土電通量和氯離子的擴(kuò)散系數(shù)。研究表明，粉煤灰和礦渣粉雙摻后，混凝土中不同膠材的級(jí)配效應(yīng)和超疊加效應(yīng)使得混凝土中毛細(xì)孔徑更加細(xì)小，漿體的密實(shí)性大為提高，從而使混凝土的電通量和氯離子擴(kuò)散系數(shù)均顯著減小。

3 結(jié)論

（1）單摻粉煤灰時(shí)，電通量與氯離子擴(kuò)散系數(shù)相關(guān)性不強(qiáng)，當(dāng)用電通量評(píng)價(jià)混凝土的氯離子滲透性時(shí)，28d齡期的評(píng)價(jià)結(jié)果與混凝土的實(shí)際氯離子滲透性之間出現(xiàn)了較大差異。

（2）單摻礦渣粉時(shí)，電通量和氯離子擴(kuò)散系數(shù)具有相同的變化規(guī)律，隨礦渣粉摻量的增加，呈減小趨勢。

（3）粉煤灰和礦渣粉雙摻時(shí)，電通量和氯離子擴(kuò)散系數(shù)均好于單摻，不同膠材的級(jí)配效應(yīng)或超疊加效應(yīng)使得混凝土中毛細(xì)孔徑更加細(xì)小，漿體的密實(shí)性大為提高，從而使混凝土的電通量和氯離子擴(kuò)散系數(shù)均顯著減小。

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