不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土對(duì)抗氯離子滲透性能的影響

蘇富赟，邸泉深，白永昇，藺周

（甘肅土木工程科學(xué)研究院有限公司，蘭州 730020）

1 引言

混凝土作為當(dāng)今用量最大的建筑材料，其質(zhì)量的好壞關(guān)系到建筑物的安全與壽命，混凝土耐久性已經(jīng)成為工程技術(shù)領(lǐng)域的1 個(gè)研究熱點(diǎn)，加上國(guó)家一直大力推廣高性能混凝土，高性能混凝土以其出色的耐久性能得到了社會(huì)的認(rèn)可[1，2]?？孤入x子滲透性能作為混凝土耐久性的一個(gè)重要指標(biāo)，也越來越多地引起了人們的重視，研究?jī)?nèi)容越來越廣。已有的研究結(jié)果表明，通過優(yōu)化混凝土配比，添加化學(xué)外加劑或礦物摻和料，可以在一定程度上增強(qiáng)混凝土的抗氯離子滲透性能[3,4]。

本文以實(shí)際工程為背景，結(jié)合已有的研究成果，通過對(duì)2 家商品混凝土公司（H 商品混凝土公司及J 商品混凝土公司，以下簡(jiǎn)稱H 公司與J 公司）不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土留樣試塊的測(cè)試，研究在工程建設(shè)的實(shí)際工況條件下，混凝土抗壓強(qiáng)度等級(jí)對(duì)抗氯離子滲透性能的影響。

2 試驗(yàn)材料和試驗(yàn)方法

2.1 H公司所用原材料

1）水泥：中材賽馬P·O42.5 水泥，28 d 抗折強(qiáng)度/ 抗壓強(qiáng)度8.6/46.8 MPa，比表面積342 m2/g，安定性合格，氯離子含量0.048%；

2）粉煤灰：Ⅱ級(jí)粉煤灰，細(xì)度9.6，需水量比102%，燒失量2.06%；

3）細(xì)骨料：中砂，細(xì)度模數(shù)2.8，含泥量2.3%；

4）粗骨料：5～25 mm 碎石；

5）泵送劑：聚羧酸高性能減水劑；

6）水：自來水。

2.2 J 公司所用原材料

1）水泥：京蘭P·O42.5 水泥，28 d 抗折強(qiáng)度/ 抗壓強(qiáng)度9.1/52.6 MPa，比表面積356 m2/g，安定性合格，氯離子含量為0.037%；

2）粉煤灰：Ⅱ級(jí)粉煤灰，細(xì)度7.6，需水量比100%，燒失量4.06%；

3）細(xì)骨料：中砂，細(xì)度模數(shù)2.7，含泥量2.8%；

4）粗骨料：5～25 mm 碎石；

5）泵送劑：聚羧酸高性能減水劑；

6）水：自來水。

2.3 試驗(yàn)方法及試驗(yàn)設(shè)備

1）混凝土力學(xué)性能測(cè)試方法參照GB/T 50081—2019《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定執(zhí)行。試件在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)。

2） 混凝土抗氯離子滲透試驗(yàn)方法采用GB 50082—2009《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法》中快速氯離子遷移系數(shù)法。試驗(yàn)設(shè)備使用中國(guó)建筑科學(xué)研究院生產(chǎn)的混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)& 電通量測(cè)定儀。

3. 混凝土配合比及抗氯離子滲透性能分析

3.1 商品混凝土公司生產(chǎn)配合比

H 公司生產(chǎn)配合比見表1，J 公司生產(chǎn)配合比見表2。

表1 H公司生產(chǎn)配合比

表2 J 公司生產(chǎn)配合比

3.2 混凝土抗壓強(qiáng)度結(jié)果

由表3 可以看出，2 家企業(yè)的混凝土28 d 強(qiáng)度值均能達(dá)到設(shè)計(jì)值，且都超過設(shè)計(jì)值的110%。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)情況，其混凝土的工作性能均能滿足施工要求。

表3 混凝土28 d 抗壓強(qiáng)度

3.3 混凝土抗氯離子滲透性能分析

3.3.1 不同強(qiáng)度等級(jí)對(duì)抗氯離子滲透性能的影響

由表3、圖1 看出，H 公司混凝土，當(dāng)抗壓強(qiáng)度等級(jí)由C35 提高至C40，實(shí)測(cè)強(qiáng)度由43.1 MPa 提高至48.6 MPa，抗壓強(qiáng)度提高12.8%時(shí)，氯離子遷移系數(shù)下降主原系數(shù)的69%；當(dāng)抗壓強(qiáng)度等級(jí)由C35 提高至C50，實(shí)測(cè)強(qiáng)度由43.1 MPa 提高至58.4 MPa，抗壓強(qiáng)度提高35.5%時(shí)，氯離子遷移系數(shù)下降主原系數(shù)的47%；當(dāng)抗壓強(qiáng)度等級(jí)由C40 提高至C50，實(shí)測(cè)強(qiáng)度由48.6 MPa 提高至58.4 MPa，抗壓強(qiáng)度提高20.2%時(shí)，氯離子遷移系數(shù)下降主原系數(shù)的84%。

圖1 H公司不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土氯離子遷移系數(shù)

由表3、圖2 看出，J 公司混凝土，當(dāng)抗壓強(qiáng)度等級(jí)由C35 提高至C40，實(shí)測(cè)強(qiáng)度由41.2 MPa 提高至46.1 MPa，抗壓強(qiáng)度提高11.9%時(shí)，氯離子遷移系數(shù)下降主原系數(shù)的89%；當(dāng)抗壓強(qiáng)度等級(jí)由C35 提高至C50，實(shí)測(cè)強(qiáng)度由41.2MPa 提高至56.2 MPa，抗壓強(qiáng)度提高36.4%時(shí)，氯離子遷移系數(shù)下降主原系數(shù)的85%；當(dāng)抗壓強(qiáng)度等級(jí)由C40 提高至C50，實(shí)測(cè)強(qiáng)度由46.1 MPa 提高至56.2 MPa，抗壓強(qiáng)度提高21.9%時(shí)，氯離子遷移系數(shù)下降主原系數(shù)的96%。

圖2 J 公司不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土氯離子遷移系數(shù)

可以看出，無論是H 公司還是J 公司，其混凝土隨著抗壓強(qiáng)度等級(jí)的提高，混凝土氯離子遷移系數(shù)增加，混凝土抗氯離子滲透性能變差。雖然二者之間沒有線性關(guān)系，但隨著強(qiáng)度等級(jí)的增加，混凝土抗氯離子滲透性能的下降趨勢(shì)較為明顯。

3.3.2 混凝土膠凝材料用量對(duì)抗氯離子滲透性能的影響

由表4 可以看出，雖然H 公司與J 公司配合比在同強(qiáng)度等級(jí)下砂率及水膠比上差異并不大，但在膠凝材料的總用量區(qū)別較大，且J 公司膠凝材料用量明顯高于H 公司。這可能是本地區(qū)骨料差異較大，對(duì)混凝土強(qiáng)度造成直接影響。商品混凝土公司為了保證抗壓強(qiáng)度，不得不提高混凝土中膠凝材料用量，這也符合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況。

由表4 可以看出，J 公司膠凝材料用量明顯高于H 公司，且無論J 公司還是H 公司，其高強(qiáng)度等級(jí)的膠凝材料用量均高于低強(qiáng)度等級(jí)混凝土。

表4 混凝土配合比對(duì)比表

由圖3 可以看出，J 公司的混凝土氯離子遷移系數(shù)明顯高于H 公司，說明同一強(qiáng)度等級(jí)的混凝土在膠凝材料用量增加的時(shí)候，混凝土的抗氯離子滲透性能會(huì)下降。同一公司，不同抗壓強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，提高抗壓強(qiáng)度等級(jí)，提高膠凝材料用量，降低水膠比，不一定能增加混凝土的抗氯離子滲透性能。

圖3 不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土氯離子遷移系數(shù)

可見，在混凝土中，強(qiáng)度的增長(zhǎng)對(duì)抗氯離子滲透性能提高的影響是有限的。所以，在混凝土中要想提高抗氯離子滲透性能不能完全靠提高抗壓強(qiáng)度來解決。同時(shí)，2 家商品混凝土公司所用原材料不一樣，膠凝材料的礦物組成及化學(xué)成分是否對(duì)混凝土抗氯離子滲透性能有影響，還需要進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

1）不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土隨著強(qiáng)度等級(jí)的提高，氯離子遷移系數(shù)變大，混凝土抗氯離子滲透性能變差。

2）隨著混凝土中膠凝材料用的增加，氯離子遷移系數(shù)變大，混凝土抗氯離子滲透性能變差。

3）混凝土中要想提高混凝土抗氯離子滲透性能不能完全單一地靠提高抗壓強(qiáng)度來解決。

4）混凝土中膠凝材料不同礦物組成及不同化學(xué)成分是否對(duì)混凝土氯離子遷移系數(shù)有影響，需要進(jìn)一步研究。