不同混凝土中氯離子擴散規(guī)律試驗研究

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.天津市路馳建設工程監(jiān)理有限公司，天津300402）

不同混凝土中氯離子擴散規(guī)律試驗研究

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、復合摻加粉煤灰和礦粉四個類別，強度等級分別為C30、C35、C40和C50的16個配合比的混凝土試件，分別采用化學滴定法和CL-U氯離子快速測定儀法對鉆取的粉末樣品進行滴定比較，研究混凝土氯離子擴散規(guī)律，結果表明：相同的樣品，化學滴定法測得的氯離子濃度較大，但是差值較?。粌x器得到的氯離子濃度較小，但是差值較大，氯離子擴散系數也是如此。

氯離子；濃度；擴散系數；化學滴定法

0 引言

隨著我國港口工程建設的發(fā)展，20世紀80年代以前的水工建筑物已經達到或者超過設計使用年限，80年代以后建設的水工建筑物很多也即將達到設計使用年限，這些水工建筑都要進行維護，尤其是達到或超過設計使用年限的還要繼續(xù)使用的，均要進行壽命預測。

國內外資料表明，目前最流行的壽命預測方法是采用氯離子滲透理論，利用菲克第二定律對混凝土進行壽命預測[1-3]。但是預測模型中的氯離子擴散系數要通過氯離子含量計算而得到。為了能夠真實反映氯離子擴散規(guī)律[4]，本文制備了不同品種和強度等級的16個配合比，采用人工化學滴定和穩(wěn)定性好的氯離子含量測試儀同時進行試驗。

1 試驗方法

1.1 化學滴定法

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

1.2 CL-U型氯離子含量測定儀法

氯離子快速測定儀由氯離子含量測定軟件、氯離子選擇電極、甘汞電極、磁力攪拌器、電極標定溶液與電極穩(wěn)定液等組成。氯離子濃度量測范圍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，每個試件從側面每隔10 mm取樣，磨成粉末，經過0.63 mm的篩孔，取粉末25 g，作為一個樣品。每個試件1次取5層，共5個樣品。

2 原材料與配合比

根據需要，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個強度等級，每個強度等級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個配合比混凝土。試件標準養(yǎng)護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的P.O42.5普通硅酸鹽水泥，其物理力學性能如表1所示。

表1 水泥的物理力學性能Table1 Physicaland mechanicalproperties of cement

粉煤灰：平頂山姚孟電力粉煤灰開發(fā)有限公司生產，細度為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%，其化學成分見表2。

表2 粉煤灰的化學成分Table2 Chemicalcomposition of fly ash %

礦粉：確山鑫盛礦粉有限公司生產，其性能指標如表3所示。

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

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

外加劑：江蘇博特產聚羧酸系外加劑，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性能如表4所示。

表3 礦粉的化學成分Table3 Chemicalcomposition ofthe mineralpowder %

3 試驗結果

C30、C35、C40和C50等4個強度等級的混凝土氯離子濃度測定結果見表5。

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

續(xù)表4

表5 混凝土氯離子濃度測定結果Table5 Measured results ofconcrete chloride ion concentration

4 結語

由表5試驗結果可以得到以下結論。

1）化學滴定法和氯離子含量測定儀法測得的氯離子濃度從外到內逐漸減小。

2）氯離子濃度隨著混凝土強度提高而減小。

3）對于相同強度等級，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，復合摻加粉煤灰和礦粉的混凝土中氯離子濃度最小。

4）對于相同混凝土，化學滴定法測得的氯離子濃度比氯離子含量測定儀法測得的數值略大，氯離子擴散系數也是如此。

5）對于同一強度等級的混凝土，摻加摻合料的比不摻摻合料的混凝土氯離子擴散系數略微降低，但幅度不大；對于不同強度等級的混凝土隨強度提高變化不大，但強度等級為C50的混凝土氯離子擴散系數較低強度等級的降低比較顯著。

[1]王新友，李宗津.混凝土使用壽命預測的研究進展[J].建筑材料學報，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.混凝土耐久性研究述評[J].連云港化工高等?？茖W校學報，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.侵蝕性環(huán)境下混凝土結構耐久壽命預測方法探討[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，水運工程混凝土試驗規(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，高級工程師，主要從事水運工程混凝土耐久性研究。

E-mail：chenhaoyu2006@163.com