不同養(yǎng)護(hù)條件下低水膠比混凝土抗氯離子滲透性及孔結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究

段運(yùn),王起才,張戎令,謝超

(蘭州交通大學(xué) 土木工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

不同養(yǎng)護(hù)條件下低水膠比混凝土抗氯離子滲透性及孔結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究

段運(yùn),王起才,張戎令,謝超

(蘭州交通大學(xué) 土木工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

摘要:為研究不同養(yǎng)護(hù)條件對低水膠比混凝土抗氯離子滲透性和孔結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律及程度，采用氣孔分析法、壓汞法和RCM法、電通量法對不同養(yǎng)護(hù)條件下低水膠比混凝土28 d孔結(jié)構(gòu)和抗氯離子滲透性進(jìn)行測試。試驗(yàn)結(jié)果表明：負(fù)溫(-3 ℃)和低溫(3 ℃)養(yǎng)護(hù)條件下，低水膠比混凝土比其標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下孔徑明顯粗化，大孔數(shù)量增多，小孔數(shù)量減少，氣孔間距系數(shù)和氣孔平均直徑增大；低水膠比混凝土中多害孔和有害孔數(shù)量、臨界孔徑和最可幾孔徑明顯比其標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下大，且負(fù)溫養(yǎng)護(hù)條件下增大程度更大；低水膠比混凝土28 d電通量和氯離子遷移系數(shù)明顯大于其標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的混凝土，抗氯離子滲透性能明顯降低；負(fù)溫養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土抗氯離子滲透性能下降程度很大，主要是由于負(fù)溫不僅使孔的連通性增強(qiáng)、孔徑粗化和劣化，而且對混凝土內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)造成了一定程度的不可恢復(fù)的損傷。

關(guān)鍵詞：不同養(yǎng)護(hù)條件；低水膠比；混凝土；孔結(jié)構(gòu)；滲透性

混凝土是一個復(fù)雜的多孔體系,孔隙分布錯綜復(fù)雜。青藏鐵路沿線凍土年平均地溫維持在0～ -3.5 ℃[1]， 部分凍土區(qū)域存在大量的鹽漬土，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)物處于鹽漬土中，環(huán)境中的氯離子就會滲透到混凝土中，致使鋼筋發(fā)生銹蝕[2]，引起混凝土產(chǎn)生順筋脹裂、層裂和剝落破壞，進(jìn)而嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)物使用功能及使用壽命[3]。Mehta等[4]人認(rèn)為，混凝土孔徑分布與連通狀態(tài)對其滲透性有顯著影響，孔的連通性增強(qiáng)，混凝土的抗?jié)B性降低；劉軍等[5]得出低水灰比可以顯著提高混凝土的抗?jié)B能力，氯離子快速滲透系數(shù)隨平均孔徑的增加而增大；陳立軍等[6]認(rèn)為混凝土中毛細(xì)孔半徑越小，混凝土的抗?jié)B性越差，非毛細(xì)孔和超微孔孔徑越小，混凝土抗?jié)B性越好；Abbas[7]明確指出，混凝土滲透性高低主要取決于其內(nèi)部連通孔的數(shù)量和滲透路徑的曲折性；郭寅川等[8]認(rèn)為水膠比和用水量對高寒地區(qū)混凝土抗氯離子滲透性能影響最為顯著，較大的水膠比會使混凝土抗氯離子滲透性能明顯降低。以上學(xué)者分別從不同的角度研究并推動混凝土抗?jié)B性發(fā)展，大部分研究都基于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，對負(fù)溫、低溫養(yǎng)護(hù)條件下高強(qiáng)混凝土研究較少。多年凍土地區(qū)以及冬季施工的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全性及耐久性等問題都異于正常施工條件下。文章以多年凍土地區(qū)和冬季施工為背景，對負(fù)溫(-3 ℃)、低溫(3 ℃)和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下低水膠比混凝土28 d抗氯離子滲透性和孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，分析不同養(yǎng)護(hù)條件對低水膠比混凝土的抗氯離子滲透性和孔結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律及程度，進(jìn)而為多年凍土地區(qū)以及冬季施工的混凝土結(jié)構(gòu)提供理論依據(jù)。

1試 驗(yàn)

1.1原材料

試驗(yàn)中水泥采用P·O 42.5普通硅酸鹽水泥，由蘭州甘草水泥集團(tuán)生產(chǎn)，各項(xiàng)性能指標(biāo)實(shí)測值見表1。

粗骨料：碎石，連續(xù)級配，粒徑范圍5-26.5 mm，表觀密度分別為2 810 kg/m3，壓碎指標(biāo)8.1%。

細(xì)骨料：河砂，細(xì)度模數(shù)為2.7，屬于中砂，表觀密度2 650 kg/m3，松散堆積密度1 690 kg/m3，緊密堆積密度1 860 kg/m3，含泥量2.3%。

減水劑：聚羧酸高性能減水劑。

試驗(yàn)所用的混凝土配合比見表2。

表1　P.O.42.5級硅酸鹽水泥性能指標(biāo)

表2　混凝土配合比

1.2試驗(yàn)儀器

本試驗(yàn)儀器包括：環(huán)境模擬箱、標(biāo)養(yǎng)室、氯離子多功能測定儀、RapidAir型氣孔分析儀、AutoPore IV9500全自動壓汞儀、烘箱等。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1孔結(jié)構(gòu)測試方法

本試驗(yàn)選用壓汞法(MIP)和氣孔分析(RapidAir型)對混凝土孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行測試。壓汞法測試試件為砂漿成型，在混凝土拌制完成時取樣，目的是為了減小大試件敲擊取樣時出現(xiàn)的二次微裂縫，將砂漿放入特制的模具中養(yǎng)護(hù)，且與相對應(yīng)的混凝土試塊在同種養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)。達(dá)到試驗(yàn)齡期后，用無水乙醇浸泡7 d使其終止水化，再將試樣在(105±5)℃的烘箱中烘干至恒重，進(jìn)行壓汞試驗(yàn)。

氣孔分析法按照ASTMC457規(guī)范，對養(yǎng)護(hù)28 d的混凝土試塊切割成厚度為1～2 cm的試件，經(jīng)打磨、拋光、利用寬頭黑色記號筆涂黑試樣表面,然后用粒徑小于10 μm的白色碳酸鈣或者硫酸鋇粉末填充氣泡，再用刀片除去表面多余粉末，待干燥后放入試驗(yàn)臺進(jìn)行試驗(yàn)。

1.3.2抗氯離子滲透試驗(yàn)方法

混凝土抗氯離子滲透性測定方法采用快速氯離子遷移系數(shù)法(或稱RCM法)和加速滲透法中的ASTM C1202直流電量法，即電通量法。首先，按照設(shè)定的混凝土配合比制作150 mm×150 mm×150 mm的混凝土試件；其次，將試件放在不同養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)至28 d，鉆芯取樣制成Φ100 mm×50 mm的圓柱體試件；最后，按照GB/T50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》測定混凝土的氯離子遷移系數(shù)和6 h內(nèi)的電通量。

1.4試驗(yàn)步驟

原材料各項(xiàng)指標(biāo)測定完之后，按照混凝土配合比制作試驗(yàn)試件，混凝土攪拌時試驗(yàn)室溫度為18 ℃，濕度為94%。試驗(yàn)設(shè)計養(yǎng)護(hù)溫度為-3 ℃、3 ℃和20 ℃，齡期為28 d，其中20 ℃試驗(yàn)組為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試驗(yàn)。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)下的混凝土試塊先在室內(nèi)(1 d內(nèi)平均氣溫為18 ℃)帶模保水養(yǎng)護(hù)1 d，然后脫模放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；其余兩種養(yǎng)護(hù)條件下的試塊帶模放入環(huán)境模擬箱中養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)過程采取保水養(yǎng)護(hù)?；炷猎噳K養(yǎng)護(hù)至試驗(yàn)齡期時，依據(jù)試驗(yàn)方法對混凝土進(jìn)行孔結(jié)構(gòu)和抗氯離子滲透系數(shù)測試。

2試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1細(xì)觀孔結(jié)構(gòu)試驗(yàn)結(jié)果與分析

由圖1可以看出，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土大部分孔徑分布在0～80 μm范圍內(nèi)，占總孔體積的71.71%，其中氣孔直徑大于200 μm的孔含量為4.94%；低溫(3 ℃)養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土大部分孔徑分布在0～140 μm范圍內(nèi)，占總孔體積的74.34%，其中氣孔直徑大于200 μm的孔含量為10.91%；負(fù)溫(-3 ℃)養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土大部分孔徑分布在0～260 μm范圍內(nèi)，占總孔體積的74.67%，其中氣孔直徑大于200 μm的孔含量為37.74%。由此可見，低溫和負(fù)溫養(yǎng)護(hù)條件都使混凝土孔徑分布發(fā)生了改變，其中低溫養(yǎng)護(hù)條件對混凝土孔徑分布影響程度較小，大孔徑孔含量的增加主要集中在80～200 μm之間，小孔徑孔含量的減小主要集中在10～60 μm之間，大于200 μm的孔含量為其標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的2.2倍；負(fù)溫養(yǎng)護(hù)條件對混凝土孔徑分布影響程度很大，孔徑粗化嚴(yán)重，大孔徑孔分布區(qū)間較長，主要集中在140～2 000 μm之間，小孔徑孔含量減小幅度也大，主要集中在20～100 μm之間，大于200 μm的孔含量為其標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的7.6倍。

由圖2和圖3可以看出，負(fù)溫(-3 ℃)、低溫(3 ℃)和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土氣孔間距系數(shù)分別為0.296，0.135和0.129 mm；負(fù)溫和低溫養(yǎng)護(hù)條件下混凝土氣孔間距系數(shù)分別為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的2.29倍和1.05倍。負(fù)溫(-3 ℃)、低溫(3 ℃)和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土氣孔平均直徑分別為0.398，0.126和0.101 mm；負(fù)溫和低溫養(yǎng)護(hù)條件下混凝土氣孔平均直徑分別為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的3.94倍和1.25倍。由此可見低溫和負(fù)溫養(yǎng)護(hù)條件下混凝土氣孔間距系數(shù)和氣孔平均直徑都明顯大于其標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件，說明養(yǎng)護(hù)溫度對混凝土氣孔間距系數(shù)和氣孔平均直徑有顯著的影響，尤其是負(fù)溫養(yǎng)護(hù)條件對兩者的影響程度更大。這是由于低溫、負(fù)溫養(yǎng)護(hù)條件使混凝土孔徑分布發(fā)生改變，大孔徑孔含量增多，小孔徑孔含量減少，孔徑分布明顯粗化和劣化。

圖1　混凝土孔徑分布圖Fig.1 Distribution of the pore of concrete

圖2　混凝土氣孔間距系數(shù)Fig.2 Bubbles spacing factor of concrete

2.2微觀孔結(jié)構(gòu)試驗(yàn)結(jié)果與分析

依據(jù)吳中偉[9]院士的孔徑劃分方法，將混凝土孔徑分無害孔(<20 nm)、少害孔(20～100 nm)、有害孔(100～200 nm)和多害孔(>200 nm)4級。Mehta[4]指出：大于100 nm的孔對混凝土滲透性的影響更大。由圖4可以看出，負(fù)溫(-3 ℃)、低溫(3 ℃)和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土中多害孔(>200 nm)分別占總孔體積的9.2%，6.4%和5%，有害孔(100～200 nm)占總孔體積的4.1%，2.1%和1.3%。由此可見，低溫下混凝土中多害孔和有害孔占總孔體積比例分別是其標(biāo)養(yǎng)下的1.28和1.61倍，負(fù)溫下混凝土中多害孔和有害孔占總孔體積比例分別是其標(biāo)養(yǎng)下的1.84和3.15倍，低溫和負(fù)溫條件下多害孔和有害孔所占比例明顯增大，且有害孔增大程度較大。這是由于低水膠比混凝土中單位水泥顆粒周圍本身水含量少，外界也沒有其他水分進(jìn)入混凝土中，水泥顆粒與水接觸面積很小，低溫又使得水泥早期水化反應(yīng)速率變低，因而混凝土內(nèi)部存在相對較多的未水化的自由水。當(dāng)混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本形成，這些自由水一部分繼續(xù)參與水化反應(yīng)，另一部分則會發(fā)生遷移、泌出和蒸發(fā)，進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的孔道，導(dǎo)致混凝土內(nèi)相應(yīng)孔徑的孔含量增加，同時部分小孔也會連通形成大孔，使大孔含量增加，因此多害孔和有害孔數(shù)量明顯增加。負(fù)溫養(yǎng)護(hù)條件會使水泥水化反應(yīng)速率降得更低，并且在-3℃時混凝土中部分液相水會結(jié)冰，混凝土內(nèi)直接與水泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的液相水減少[10]，水化反應(yīng)減緩，并且液相水轉(zhuǎn)化成固相時，體積發(fā)生膨脹，內(nèi)部會形成一定的凍脹應(yīng)力[11]，在冰晶周圍容易形成應(yīng)力集中，而早期混凝土強(qiáng)度又很低，此時凍脹應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時，就會形成許多微裂縫，而且已結(jié)冰的水會推動未結(jié)冰的水沿著這些裂縫遷移，在裂縫中繼續(xù)結(jié)冰，進(jìn)而促進(jìn)裂縫的擴(kuò)展，并且這些裂縫在后期養(yǎng)護(hù)中是無法愈合的，進(jìn)而對混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成了一定程度的不可恢復(fù)的損傷，這都導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)變疏松，部分孔隙連通，大孔增多，小孔減少，孔徑分布發(fā)生了很大變化。

混凝土中的孔是一種錯綜復(fù)雜且隨機(jī)分布的體系。臨界孔徑是能夠?qū)⑤^大的孔隙連通起來的各孔的最大孔徑，反映了孔隙的連通性，因此臨界孔徑對混凝土的抗?jié)B性和耐久性有直接影響，能夠反應(yīng)混凝土抗?jié)B性能的優(yōu)劣，臨界孔徑越小，抗?jié)B性和耐久性越好[12]。負(fù)溫(-3 ℃)、低溫(3 ℃)和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土的臨界孔徑分別為77.1，58.65和50.32 nm。由此可見，負(fù)溫和低溫養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土臨界孔徑明顯都比標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下大，且負(fù)溫養(yǎng)護(hù)條件下臨界孔徑增大程度更大。

圖5為不同養(yǎng)護(hù)條件下混凝土孔徑分布微分曲線。微分曲線峰值所對應(yīng)的孔徑即為最可幾孔徑，其物理意義為：混凝土中的孔小于該孔徑則不能形成連通的孔道，即為出現(xiàn)幾率最大的孔徑。由圖5可以看出，負(fù)溫(-3℃)、低溫(3 ℃)和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土最可幾孔徑分別為32.36，27.88和26.27 nm，說明負(fù)溫和低溫養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土的最可幾孔徑明顯都比標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下大，且負(fù)溫養(yǎng)護(hù)條件下最可幾孔徑增大程度更大，這是由于養(yǎng)護(hù)條件的改變使得混凝土孔徑向大的孔級移動，孔的連通性增強(qiáng)，連通孔的數(shù)量也增多，混凝土抗氯離子滲透性能降低。

圖4　混凝土孔徑分布比例Fig.4 Distribution of the pore of concrete

圖5　混凝土孔徑分布微分曲線Fig.5 Differential curve of pore size distribution of concrete

2.3抗氯離子滲透性試驗(yàn)結(jié)果與分析

由圖6可以看出，負(fù)溫(-3 ℃)、低溫(3 ℃)和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土的電通量分別為3 354，1 787和1 136 C，負(fù)溫和低溫養(yǎng)護(hù)條件下分別為其標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的2.95倍和1.57倍。由圖7可以看出，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土的氯離子遷移系數(shù)為0.724×10-12m2/s；負(fù)溫(-3 ℃)養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土的氯離子遷移系數(shù)為1.135×10-12m2/s，是標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的1.57倍；低溫(3 ℃)養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土的氯離子遷移系數(shù)為0.856×10-12m2/s，是標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的1.21倍。說明低溫和負(fù)溫養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土的電通量和氯離子遷移系數(shù)都比標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下大，混凝土抗氯離子滲透性能比標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下低。這是因?yàn)榈蜏睾拓?fù)溫養(yǎng)護(hù)條件使得混凝土中孔結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。細(xì)觀方面，孔徑分布向大孔徑方向移動，混凝土氣孔間距系數(shù)和氣孔平均直徑增大，孔徑明顯劣化和粗化；微觀方面，孔徑分布也向大孔徑方向移動，有害孔和多害孔數(shù)量明顯比標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下增多，臨界孔徑和最可幾孔徑增大，連通孔數(shù)量增多，孔的連通性增強(qiáng)。這都導(dǎo)致混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)不密實(shí)，抗氯離子滲透性能降低，且負(fù)溫養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土的抗氯離子性能下降程度更大，主要是由于負(fù)溫養(yǎng)護(hù)條件對混凝土內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)造成了一定程度的不可恢復(fù)的損傷。

圖6　混凝土電通量Fig.6 Electric flux of concrete

圖7　混凝土氯離子遷移系數(shù)Fig.7 Chloride ion migration coefficient of concrete

3結(jié) 論

1)負(fù)溫(-3 ℃)、低溫(3 ℃)養(yǎng)護(hù)條件對低水膠比混凝土細(xì)觀孔結(jié)構(gòu)分布影響顯著，使混凝土孔徑明顯粗化，大孔數(shù)量增多，小孔數(shù)量減少，氣孔間距系數(shù)分別為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的2.29倍和1.05倍，氣孔平均直徑分別為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的3.94倍和1.25倍。且負(fù)溫對低水膠比混凝土孔徑分布影響程度很大，孔徑粗化嚴(yán)重，大孔徑孔分布區(qū)間增長且孔徑較大。

2)負(fù)溫(-3 ℃)、低溫(3 ℃)養(yǎng)護(hù)條件下，低水膠比混凝土中多害孔和有害孔總數(shù)量分別占總孔體積的13.3%和8.5%，是其標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的2.11和1.35倍，多害孔和有害孔所占比例明顯增大，且負(fù)溫養(yǎng)護(hù)條件下增大程度更大。

3)負(fù)溫(-3 ℃)、低溫(3 ℃)養(yǎng)護(hù)條件下，低水膠比混凝土臨界孔徑和最可幾孔徑明顯都比標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下大，臨界孔徑分別為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的1.53倍和1.17倍，最可幾孔徑分別為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的1.23倍和1.06倍，且負(fù)溫養(yǎng)護(hù)條件下臨界孔徑及最可幾孔徑增大程度更大。

4)負(fù)溫(-3 ℃)、低溫(3 ℃)養(yǎng)護(hù)條件下，低水膠比混凝土28 d電通量是其標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的2.95倍和1.57倍；氯離子遷移系數(shù)是其標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下1.57倍和1.21倍。低水膠比混凝土28 d電通量和氯離子遷移系數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下明顯增大，抗氯離子滲透性能降低。且負(fù)溫養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土的抗氯離子性能下降程度更大，主要是由于負(fù)溫養(yǎng)護(hù)條件對混凝土內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)造成了一定程度的不可恢復(fù)的損傷。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張魯新,熊治文,韓龍武.青藏鐵路凍土環(huán)境和凍土工程[M].北京,人民交通出版社,2011:281-286.

ZHANG Luxin,XIONG Zhiwen,HAN Longwu.The Qinghai Tibet railway permafrost environment and permafrost engineering[M].Beijing： China Communications Press,2011:281-286.

[2] 胡瑾,閻培渝,董樹國,等.提高中等強(qiáng)度等級混凝土抗氯離子滲透性能的研究[J].硅酸鹽通報,2014,33(4) : 913-917.

HU Jin, YAN Peiyu, DONG Shuguo, et al. Research on the improvement of resistence chloride ion permeability of concrete with medium strength grade[J].Bulletin of the Chinese Ceramic Society,2014,33(4) : 913-917.

[3] 謝友均,劉寶舉,劉偉.礦物摻合料對高性能混凝土抗氯離子滲透性能的影響, [J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報,2004,1(2) : 46-51.

XIE Youjun, LIU Baoju, LIU Wei. Influence of mineral admixture on the resistance to penetration of chloride ions into concrete, [J]. Journal of Railway Science and Engineering,2004,1(2) : 46-51.

[4] Mehta P K, Paulo J M. Concrete Microstructure, Properties,and Materials [M] . [S.l.]：McGraw-Hill Professional,2006.

[5] 劉軍,邢鋒,董必欽,等.混凝土的微觀孔結(jié)構(gòu)及對滲透性能的影響[J].混凝土, 2009(2): 32-34.

LIU Jun,XING Feng,DONG Biqin, et al.Influence of micro-pore structure on the permeability of concrete[J].Concrete, 2009(2): 32-34.

[6] 陳立軍,王永平,尹新生,等.混凝土孔徑尺寸對其抗?jié)B性的影響[J].硅酸鹽學(xué)報,2005,33(4) : 500-505.

CHEN Lijun, WANG Yongping, YIN Xinsheng, et al. Effect of aperture size on impermeability of concrete[J]. Journal of the Chinese Ceramic Society, 2005,33(4) : 500-505.

[7] 趙鐵軍.混凝土的滲透性[M].北京:科學(xué)出版社,2006.29,30.

ZHAO Tiejun. Concrete permeability[M]. Beijing:Science Press,2006.29,30.

[8] 郭寅川,申愛琴,王劍,等.高寒地區(qū)橋梁混凝土抗氯離子滲透性能研究[J].建筑材料學(xué)報,2014,17(3) : 425-429.

GUO Yinchuan, SHEN Aiqin, WANGJian, et al. Resistance to chloride ion permeation to concrete bridges in alpine regions[J]. Journal of Building Materials,2014,17(3) : 425-429.

[9] 吳中偉,廉惠珍.高性能混凝土[M] .北京:中國鐵道出版社,1999.

WU Zhongwei, LIAN Huizhen. High performance concrete[M]. Beijing: China Railway Publishing House,1999.

[10] 何忠茂, 巴恒靜, 王巖.負(fù)溫下水泥水化熱力學(xué)模型的研究與論證[J].材料科學(xué)與工藝,2005,13(4):435-437.

HE Zhongmao, BA Hengjing, WANG Yan. Research and argument on the thermodynamic model of cement hydration at minus temperature[J]. Materials Science& Technology,2005,13(4):435-437.

[11] 董淑慧,馮德成,江守恒,等.早期受凍溫度對負(fù)溫混凝土微觀結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度的影響[J].黑龍江科技學(xué)院學(xué)報,2013, 23(1):63-66.

DONG Shuhui, FENG Decheng, JIANG Shouheng, et al. Effect of freezing temperature on microstructure and compressive strength of negative temperature concrete[J]. Journal of Heilongjiang University of Science and Technology,2013, 23(1):63-66.

[12] 萬惠文,楊淑雁,呂艷鋒.引氣混凝土抗氯離子滲透性與孔結(jié)構(gòu)特征[J]. 建筑材料學(xué)報,2008,11(4) : 409-413.

WAN Huiwen, YANG Shuyan, LUYanfeng. Resistance to chloride ion permeation and properties of pore structure in air-entraining concrete[J]. Journal of Building Materials, 2008,11(4) : 409-413.

Study of the resistance to chloride ions penetration and pore structure of concrete with low water-binder ratio under various curing conditions

DUAN Yun, WANG Qicai, ZHANG Rongling, XIE Chao

(College of Civil Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, China)

Abstract：In order to study the influencing mechanism of various curing conditions on the resistance to chloride ions penetration and pore structure of concrete with low water-binder ratio, porosity analysis, mercury injection method, Electric flux method and RCM method were adopted in the study. These methods were used in the experiment to test the pore structure and the resistance to chloride ions penetration of the low water-binder ratio concrete after curing 28d. The result shows that the aperture of concrete with low water-binder ratio after being cured under minus temperature (-3℃) and low temperature (3℃) is obviously roughened than is cured under standard conditions. The number of larger aperture increases, while the number of smaller apertures decreases. The bubbles spacing factor and average pore size increase. The number of more harmful holes, the critical aperture and maximum probability aperture in concrete with low water-binder ratio is evidently larger than the concrete cured under standard conditions, of which the difference is even more obvious under minus temperature. The electric flux and chloride ion migration coefficient of concrete with low water-binder ratio cured 28d are apparently larger than concrete cured under standard conditions with the resistance to chloride ions penetration significantly reduced. The descending degree of resistance to chloride ions penetration is large under minus curing condition, mainly because the minus temperature not only enhances the connectivity of the pores, roughens the pores and degrades the pores, but also creates irreversible damage to concrete inner pore structure to a certain extent.

Key words：various curing conditions; low water-binder ratio; concrete; pore structure; penetrability

收稿日期：2015-11-27

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51268032);長江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計劃資助項(xiàng)目(IRT1139)

通訊作者：王起才(1962-)，男，河北晉州人，教授，從事工程新材料、混凝土結(jié)構(gòu)以及耐久性方面的研究；E-mail：1398451253@qq.com

中圖分類號：TU528

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1672-7029(2016)05-0842-06