電阻率法用于高性能混凝土養(yǎng)護(hù)程度的評(píng)價(jià)

尹強(qiáng)

摘 要：采用電阻率法對(duì)高性能混凝土養(yǎng)護(hù)程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，其方法如下，選擇改進(jìn)電阻率和內(nèi)置銅電極的測(cè)量方法，利用不同深度的電阻率變化對(duì)混凝土內(nèi)部的濕度梯度變化進(jìn)行測(cè)量，并且將混凝土的養(yǎng)護(hù)狀況反映出來。結(jié)果顯示，混凝土養(yǎng)護(hù)條件會(huì)受到混凝土電阻率的顯著影響，與表面具有不同距離的電阻率的差異情況可以將混凝土的養(yǎng)護(hù)程度很好地反映出來。本文針對(duì)在高性能混凝土養(yǎng)護(hù)程度評(píng)價(jià)中電阻率法的具體應(yīng)用進(jìn)行了分析和介紹，供大家參考。

關(guān)鍵詞：電阻率；高性能混凝土；養(yǎng)護(hù)

中圖分類號(hào)： TU3.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）19-60-2

0 引言

目前在快速評(píng)價(jià)現(xiàn)場(chǎng)混凝土養(yǎng)護(hù)效果方面的工作一直屬于混凝土現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的重要難題，其極大地制約了現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的效率和效果，最終使得理想質(zhì)量的混凝土的獲得受到了極大影響。

與普通混凝土相比，高性能混凝土具有自身的特點(diǎn)，因此對(duì)其進(jìn)行科學(xué)合理地養(yǎng)護(hù)工作具有重要意義。

為此，必須要具備一個(gè)快速的、簡(jiǎn)單的高性能混凝土現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)程度評(píng)價(jià)手段，筆者通過對(duì)于表面具有不同距離的內(nèi)部混凝土的電阻率變化的研究，將一種能夠?qū)炷琉B(yǎng)護(hù)程度進(jìn)行評(píng)價(jià)的電阻率法提了出來。

1 問題的提出

Ephraim最早通過吸水力的指標(biāo)進(jìn)行了混凝土的養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)研究，ASTM C1511表示，普通混凝土具有Kɑ≤3.7×10-6cm2/s的表面吸水率，就表明具有良好的養(yǎng)護(hù)效果。但是上述的方法往往在評(píng)價(jià)早期普通混凝土的時(shí)候比較適用，而在對(duì)不同養(yǎng)護(hù)制度在28天后的吸水率差異進(jìn)行評(píng)價(jià)的時(shí)候則具有比較差的效果。在混凝土中電阻率屬于對(duì)含水率變化具有較高敏感性的一項(xiàng)參數(shù)，如果采用混凝土電阻率對(duì)養(yǎng)護(hù)程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，就能夠?qū)炷恋酿B(yǎng)護(hù)效果進(jìn)行更好地判定[1]。在早期電阻率除了能夠?qū)⒒炷羶?nèi)部濕度梯度變化很好地反映出來之外，而且在后期還能夠?qū)炷翝B透性進(jìn)行反映。有研究人員通過電阻率的方式研究了表層混凝土的性能，還有人利用電阻率評(píng)價(jià)鋼筋混凝土的耐久性。然而很多研究都是利用電阻變化對(duì)混凝土中摻合料和膠凝材料的水化程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，很少關(guān)于混凝土養(yǎng)護(hù)程度與電阻率之間的報(bào)告。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 試驗(yàn)的原材料介紹

選擇P.O42.5水泥作為試驗(yàn)水泥，選擇Ⅰ級(jí)灰作為試驗(yàn)用粉煤灰，需水量比為93%；河砂具有2.7的細(xì)度模數(shù)；碎石為7.5到20mm；采用SAF高效減水劑作為試驗(yàn)用減水劑；采用10mm×10mm紫銅作為試驗(yàn)用銅片電極。

2.2 試驗(yàn)操作方法

混凝土電阻試驗(yàn)方法主要包括兩種，也就是接觸式和非接觸式，其中較為常見的是接觸式的試驗(yàn)方法，而近幾年新型的測(cè)試方法就是非接觸式。通?？梢詫⒔佑|式方法劃分為三種，也就是單電極法、四電極法和二電極法。在本次研究中選擇接觸式二極法進(jìn)行試驗(yàn)，并且采用交流電的方式，這樣就能夠?qū)y(cè)量結(jié)果受到的直流電極化的不利影響消除掉[2]。

在混凝土中埋入電極之前，首先要采用打磨拋光的方式對(duì)銅片電極表面進(jìn)行處理，隨后選擇丙酮和無水乙醇將其表面的油污擦干凈。對(duì)原材料進(jìn)行干拌，時(shí)間為一分鐘，將水與減水劑混合之后，加入到其中，然后對(duì)其進(jìn)行均勻地拌合。在試模中的混凝土成型之后，將銅片電極平行埋入，其中兩極間大約具有40mm的間距，具有10到50mm的埋入深度。隨后對(duì)其進(jìn)行振動(dòng)成型，在經(jīng)過一天的時(shí)間之后予以脫模，采用石蠟密封式樣的兩端，選擇3種不同的養(yǎng)護(hù)制度對(duì)其進(jìn)行有效養(yǎng)護(hù)：標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，20±3℃的溫度，大于90%的相對(duì)濕度；在進(jìn)行水中養(yǎng)護(hù)的7天之后，對(duì)其實(shí)施室外自然養(yǎng)護(hù)；室外自然養(yǎng)護(hù)。選擇恒電位儀作為實(shí)驗(yàn)用儀器，采用1.9V的工作電壓，設(shè)定試驗(yàn)數(shù)據(jù)為±25%的試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏差。

3 結(jié)果分析

3.1 混凝土受到的養(yǎng)護(hù)的影響深度分析

試驗(yàn)結(jié)果表明，不管是摻粉煤灰組還是基準(zhǔn)組，具有越大的齡期就具有越大的電阻率，在第一天，基準(zhǔn)組與摻粉煤灰30%組在具有較小的電阻率差異，隨后，基準(zhǔn)組與表面具有1到2厘米距離的內(nèi)部電阻率開始快速增大，而與表面具有2到5厘米距離的內(nèi)部電阻率則比較平緩。摻粉煤灰30%組與表面具有1到2厘米距離的內(nèi)部電阻率開始快速增大，而與表面具有2到5厘米距離的內(nèi)部電阻率則比較平緩。之所以如此，主要是因?yàn)榛炷馏w系的導(dǎo)電受到了其內(nèi)部的固相電子和液相離子兩者導(dǎo)電的共同影響。通過兩個(gè)階段的電阻率能夠?qū)⒒炷恋男阅艹浞值胤从吵鰜韀3]。表層混凝土中的水分在早期會(huì)不斷地向表面前移，最終大量的散失，因此不具備充分的水化反應(yīng)，具有較少的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，所以于內(nèi)部相比表層具有更大的電阻率。與第1天相比，在28天齡期的時(shí)候0.35水膠比的基準(zhǔn)組與表面具有2到4厘米距離的內(nèi)部電阻率增加了10到122倍；與第1天相比，在28天齡期的時(shí)候摻粉煤灰30%組與表面具有2到4厘米距離的內(nèi)部電阻率增加了276到1077倍；與第1天相比，在28天齡期的時(shí)候0.45水膠比的基準(zhǔn)組與表面具有2到4厘米距離的內(nèi)部電阻率增加了5到55倍；與第1天相比，在28天齡期的時(shí)候摻粉煤灰50%組與表面具有2到4厘米距離的內(nèi)部電阻率增加了53到409倍。

研究結(jié)果表明，混凝土與表面1到3厘米距離的內(nèi)部受到了養(yǎng)護(hù)制度的顯著影響，由于粉煤灰的填充效應(yīng)和二次水化反應(yīng)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變得越來越密實(shí)，同時(shí)也具有越來越大的電阻率，同時(shí)也表明，與基準(zhǔn)組相比，摻粉煤灰混凝土的電阻率在養(yǎng)護(hù)制度方面具有更強(qiáng)的敏感性。水膠比越低就會(huì)導(dǎo)致巨大的粉煤灰用量，而且會(huì)變得更加敏感，因此對(duì)于粉煤灰混凝土來說濕養(yǎng)具有更加顯著的作用[4]。

3.2 粉煤灰混凝土電阻率受到的養(yǎng)護(hù)制度的影響

越小的水膠比會(huì)導(dǎo)致混凝土具有越大的電阻率，經(jīng)過28天的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的試件具有較小的電阻率，其次是經(jīng)過7天水中養(yǎng)護(hù)的試件，變化最大的是自然養(yǎng)護(hù)的試件?；鶞?zhǔn)組合摻粉煤灰組在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下在電阻率方面相差不大，均具有在3到6kΩ·cm之間的電阻率變化范圍，經(jīng)過7天的水中養(yǎng)護(hù)試件具有不超過100kΩ·cm的電阻率。與基準(zhǔn)組相比，摻粉煤灰組在自然養(yǎng)護(hù)條件下具有明顯要大的電阻率；同時(shí)越大的粉煤灰摻量就具有越大的電阻率變化，其最高達(dá)到了500kΩ·cm以上。水分在混凝土中的散失可以劃分為兩個(gè)階段，也就是水分在早期的蒸發(fā)階段和水分在后期的自干燥階段。在合適的濕度條件和溫度條件下，混凝土的水化物就可以在水泥石中具有充分的時(shí)間實(shí)現(xiàn)均勻的擴(kuò)散分布，導(dǎo)致混凝土變得越來越密實(shí)，而且具有越來越少的水分蒸發(fā)量，所以具有較小的電阻率[5]。因此，利用電阻率參數(shù)能夠?qū)炷恋酿B(yǎng)護(hù)情況進(jìn)行敏感的反映?；诖耍瑢⒁粋€(gè)養(yǎng)護(hù)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)建立起來，就能夠更好地判定混凝土的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。由于粉煤灰混凝土的電阻率在面對(duì)環(huán)境條件時(shí)具有比較強(qiáng)的敏感性，因此可以適當(dāng)?shù)姆糯髣澏ǖ姆秶?。以與混凝土表面具有2厘米距離處的28天的電阻率為根據(jù)對(duì)養(yǎng)護(hù)質(zhì)量進(jìn)行劃分，也就是三個(gè)等級(jí)，下表1為具體的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語

在混凝土養(yǎng)護(hù)質(zhì)量方面混凝土電阻率具有較高的敏感性，通過電阻率能夠?qū)炷恋拿軐?shí)情況和濕度情況進(jìn)行很好地反映，因此利用電阻率對(duì)現(xiàn)場(chǎng)混凝土養(yǎng)護(hù)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)具有較高的可行性，而且未來在快速評(píng)價(jià)混凝土的養(yǎng)護(hù)效果方面混凝土電阻率必將具有越來越重要的作用。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 韓聰聰，葉勇，田波，侯子義.養(yǎng)護(hù)方式對(duì)混凝土內(nèi)部相對(duì)濕度變化的影響研究[J].混凝土，2013（12）.

[2] 錢覺時(shí)，張琳，賈興文，黨玉棟.基于電場(chǎng)作用的混凝土滲透性評(píng)價(jià)方法研究進(jìn)展與展望[J].材料導(dǎo)報(bào)，2011（21）.

[3] 蔣鴻.混凝土養(yǎng)護(hù)過程中溫濕度的測(cè)定分析[J].重慶建筑，2011（09）.

[4] 李化建，謝永江，易忠來，譚鹽賓，馮仲偉，方博，楊魯.混凝土電阻率的研究進(jìn)展[J].混凝土，2011（06）.

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