干濕循環(huán)流動(dòng)水侵蝕混凝土試驗(yàn)性能研究

趙曉娜,于永齊

（商丘學(xué)院,河南 商丘 476000）

干濕循環(huán)流動(dòng)水侵蝕混凝土試驗(yàn)性能研究

趙曉娜,于永齊

（商丘學(xué)院,河南 商丘 476000）

為模擬海水動(dòng)態(tài)變化對(duì)氯離子侵蝕混凝土的影響，本文采用干濕循環(huán)流動(dòng)水模擬海水的動(dòng)態(tài)變化，并以長期浸泡作為對(duì)比。試驗(yàn)結(jié)果表明：兩種工況下氯離子侵蝕混凝土機(jī)理有所不同，前者以毛細(xì)吸附為主，后者以擴(kuò)撒作用為主。干濕循環(huán)流動(dòng)水狀態(tài)下氯離子侵蝕的速度大于長期浸泡下氯離子的侵蝕速度。

氯離子侵蝕；干濕循環(huán)流動(dòng)水；長期浸泡；毛細(xì)吸附；擴(kuò)散作用

1 引言

在海洋環(huán)境中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)早期破壞的主要原因是氯離子引起的鋼筋銹蝕。混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋銹蝕會(huì)導(dǎo)致混凝土漲裂，保護(hù)層失去作用，從而引起鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力下降，使得結(jié)構(gòu)的承載力和耐久性降低，甚至影響結(jié)構(gòu)的安全性。由于海洋混凝土結(jié)構(gòu)所處環(huán)境復(fù)雜多樣，有相當(dāng)一部分混凝土處于干濕循環(huán)環(huán)境下，如海岸混凝土工程、內(nèi)陸鹽湖地區(qū)混凝土工程等，處于此種環(huán)境下的混凝土構(gòu)件遭受氯離子侵蝕破壞最為嚴(yán)重[1]。鑒于海水流動(dòng)是動(dòng)態(tài)變化的，因此采用干濕循環(huán)流動(dòng)水來模擬海水的動(dòng)態(tài)變化是可行的，并且關(guān)于這方面的報(bào)道還不多見。因此，本文擬研究干濕循環(huán)流動(dòng)水、長期浸泡試驗(yàn)對(duì)混凝土中氯離子滲透性能的影響。

2 試驗(yàn)原材料與試驗(yàn)方法

2.1 原材料

水泥：42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥；粉煤灰：本地火力發(fā)電廠生產(chǎn)Ⅰ級(jí)粉煤灰；中砂：細(xì)度模數(shù)為2.6；石子：采用5—20mm的碎石,顆粒級(jí)配良好。

2.2 配合比

本次試驗(yàn)每組內(nèi)粉煤灰摻量采用等量取代法，取代率分別為10%，20%和30%。加上基準(zhǔn)混凝土，共進(jìn)行了12組，每組試塊4個(gè)，進(jìn)行抗氯離子滲透試驗(yàn)研究。離子含量均自外向內(nèi)降低。并且干濕循環(huán)流動(dòng)水狀態(tài)下不同深度的氯離子濃度大于長期浸泡狀態(tài)下的氯離子濃度。除此之外，前者的表層氯離子濃度遠(yuǎn)大于后者表層的氯離子濃度，這說明氯離子在兩種工況下的傳輸機(jī)理是不同的。在長期浸泡工況下，氯離子在混凝土試件中的傳輸以擴(kuò)散為主，原因是由于表層與內(nèi)部之間存在著氯離子含量差，驅(qū)使鹽分靠擴(kuò)散機(jī)理向內(nèi)部擴(kuò)散，其侵蝕速度基本符合Fick第二定律[2]。在干濕循環(huán)流動(dòng)水狀態(tài)下，由于水流的流動(dòng)使得溶液的濃度處于均一、穩(wěn)定的狀態(tài)。當(dāng)試塊處于浸泡狀態(tài)時(shí)，氯離子以擴(kuò)散作用在內(nèi)部傳輸，當(dāng)處于干燥狀態(tài)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致水流方向逆轉(zhuǎn)，并從毛細(xì)孔流出蒸發(fā)，使得表層鹽分含量增加，加劇擴(kuò)散作用，下一次浸泡時(shí)，氯離子由于毛細(xì)管的負(fù)壓吸收作用而導(dǎo)致氯離子隨水吸入以及隨后氯離子在濕度梯度作用下與毛細(xì)管水一起在混凝土中傳輸[2]。

2.3 試驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)采用邊長為100mm的混凝土立方體試塊，在試塊拆模后，放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)60天，然后將試件在60℃溫度下烘干48小時(shí)。經(jīng)過烘干后的試塊，除留下相對(duì)的兩面，其余表面用石蠟予以密封。然后分工況分別放入到10%的NaCl溶液中，一種進(jìn)行長期浸泡試驗(yàn)，一種進(jìn)行干濕循環(huán)流動(dòng)水浸泡試驗(yàn)，干濕循環(huán)流動(dòng)制度為：溶液中浸泡兩天，自然環(huán)境中干燥兩天，作為一次干濕循環(huán)周期。試驗(yàn)60天后，切片測(cè)定混凝土不同深度的氯離子濃度。

氯離子含量測(cè)定采用NJCL-H氯離子含量快速測(cè)定儀。工作原理為：先用標(biāo)準(zhǔn)濃度對(duì)儀器進(jìn)行標(biāo)定，擬合出一條曲線，再用標(biāo)定后的儀器測(cè)量氯離子濃度。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

注：FC0、FC0.1、FC0.2、FC0.3分別代表粉煤灰摻量為0、10%、20%、30%.

圖1是干濕循環(huán)流動(dòng)水和長期浸泡工況下，氯離子濃度隨深度變化的對(duì)比圖。由圖可知，由于氯離子是由混凝土表面向里侵入，因而無論是干濕循環(huán)流動(dòng)水試件，還是氯鹽長期浸泡試件，混凝土中的氯

4 結(jié)論

（1）干濕循環(huán)流動(dòng)水和長期浸泡工況下氯離子侵蝕混凝土的機(jī)理有所不同，前者是擴(kuò)散和毛細(xì)吸附作用，并以毛細(xì)吸附為主。后者以擴(kuò)散作用為主。（2）干濕循環(huán)流動(dòng)水狀態(tài)下氯離子侵蝕速度大于長期浸泡下狀態(tài)下氯離子侵蝕速度。 （3）干濕循環(huán)流動(dòng)水狀態(tài)下表層氯離子濃度大于長期浸泡狀態(tài)表層氯離子濃度。

[1]丁平華,高建明,汪延秀.干濕循環(huán)作用下混凝土抗氯離子侵蝕研究[J].福建建筑,2009(12).

[2]姬永生,袁迎曙.干濕循環(huán)作用下氯離子在混凝土中的侵蝕過程分析[J].工業(yè)建筑,2006,36(12):16-23.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.212

趙曉娜(1987-),女,河南平頂山人,碩士,研究方向：結(jié)構(gòu)抗震及混凝土耐久性。