摘要：研究了粗骨料形狀對(duì)混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明：粗骨料形狀對(duì)混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)的有顯著影響，隨著骨料形狀短長(zhǎng)軸比例的增加，氯離子擴(kuò)散系數(shù)明顯降低。

關(guān)鍵詞：骨料形狀；骨料摻量；氯離子擴(kuò)散系數(shù)

骨料作為混凝土的重要組成部分，通常占到混凝土體積的70%~80%，其幾何特性、物理性能對(duì)混凝土早期的工作性能、硬化后的力學(xué)性能以及耐久性能存在不可忽視的影響。實(shí)際工程的建設(shè)以及使用過(guò)程中暴露出的問(wèn)題，很多都是由于骨料使用不當(dāng)而造成的。砂石的生產(chǎn)和質(zhì)量直接影響到混凝土能否可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題。

氯離子是促成混凝土中鋼筋銹蝕的最主要因素，氯離子在混凝土中的傳輸行為直接決定了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的壽命，而氯離子擴(kuò)散系數(shù)是研究氯離子在混凝土中滲透行為最為重要的參數(shù)。骨料的形狀作為骨料重要特征之一，對(duì)混凝土性能顯然也有很大影響，混凝土骨料不同于一般工業(yè)產(chǎn)品，其粒形受到母巖材質(zhì)、破碎工藝等影響，顆粒形態(tài)各異，沒(méi)有統(tǒng)一的形態(tài)規(guī)格。本文采用統(tǒng)一均衡的加工粗骨料混凝土試件，研究了骨料形狀對(duì)混凝土氯離子形狀的影響。

1試驗(yàn)材料

1.1水泥

各組試驗(yàn)所用水泥均采用湖北黃石華新水泥廠(chǎng)生產(chǎn)的52.5普通硅酸鹽水泥，其物理性能見(jiàn)表1-1。

表1-1水泥的物理性能

凝結(jié)時(shí)間(min) 安定性 抗壓強(qiáng)度(MPa) 抗折強(qiáng)度(MPa) 比表面積

(m2/kg) 密度

(kg/m3)

初凝 終凝 3 d 28 d 3 d 28 d

132 187 合格 34.3 60.5 6.3 8.7 369.9 3250

1.2細(xì)骨料

細(xì)骨料選用杭州錢(qián)塘江江砂，由于選用砂子的含泥量較大，為避免土塊對(duì)后續(xù)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生不良影響，應(yīng)先將土塊除去。具體做法是將砂子放入滾筒式混凝土攪拌機(jī)中，加入足量的水，經(jīng)過(guò)數(shù)分鐘時(shí)間的攪拌清洗除去土塊。然后將砂子曬干并測(cè)得其物理性能指標(biāo)：堆積密度為1380kg/m3，表觀(guān)密度為2650kg/m3，含水率為0.35%，吸水率為1.41%。

1.3粗骨料

加工粗骨料：采用水晶玻璃作為材料，表觀(guān)密度為2500kg/m3（含水率和吸水率都極小，配合比設(shè)計(jì)中不考慮其影響）。骨料形狀控制短軸方向均為8mm，短長(zhǎng)軸比分別為1 : 1、1 : 2和1 : 3，共3種規(guī)格尺寸骨料，見(jiàn)圖1-1。

圖1-1試驗(yàn)用加工粗骨料

1.4水

采用自來(lái)水，符合《混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)》JGJ63-890。

2試驗(yàn)配合比

漿體中砂子的體積摻量為45%。粗骨料采用三種規(guī)格尺寸的加工粗骨料，分別編組為A、B和C。粗骨料體積摻量均為30%。水灰比取0.4、0.5和0.6，分別編組為后標(biāo)1、2和3。A組試驗(yàn)配合比詳見(jiàn)表2-8，B組合C組試驗(yàn)配合比與A組相同。

表2-1加工骨料混凝土試驗(yàn)配合比

組別 水灰比 水泥 水 砂 粗骨料

A1 0.4 524 210 835 750

A2 0.5 460 230 835 750

A3 0.6 410 246 835 750

3試件制作及試驗(yàn)方法

3.1試件制作及養(yǎng)護(hù)基本要求

氯離子擴(kuò)散系數(shù)測(cè)試試件按照《中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)CCES01-2000》中的NEL法有關(guān)對(duì)試件形狀的要求制作。各組試驗(yàn)均采用圓柱形試件，試件尺寸為φ100 mm×100 mm，3個(gè)試件為一組。

養(yǎng)護(hù)條件對(duì)試件的性能，特別是對(duì)氯離子擴(kuò)散系數(shù)有很大影響。為控制養(yǎng)護(hù)條件相同，所有試件在澆筑完成后先在溫度為20±5℃的環(huán)境中靜置l~2 d，然后編號(hào)拆模。拆模后的試件立即放入養(yǎng)護(hù)室中盛有Ca(OH)2飽和溶液的水池中浸沒(méi)養(yǎng)護(hù)，溫度恒定為20℃，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28d。養(yǎng)護(hù)完畢后兩頭各切去2.5cm，除去浮漿層，制成φ100mm×50mm最終測(cè)試試件。

3.2試驗(yàn)方法

本文的氯離子擴(kuò)散試驗(yàn)采用中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)CCES01-2000的NEL法，即利Nernst-Einstein方程和NEL型混凝土快速真空保水飽鹽裝置及混凝土滲透性電測(cè)儀檢測(cè)混凝土中的氯離子擴(kuò)散系數(shù)Di。

氯離子擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)定包含兩個(gè)主要的步驟：一是試件的真空飽鹽，二是飽鹽后試件電導(dǎo)率的測(cè)定。使用的儀器包括NEL-VJL型混凝土自動(dòng)真空飽水機(jī)和NEL-PDR混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)測(cè)定儀。為使氯離子擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)定盡可能準(zhǔn)確，必須嚴(yán)格按照試驗(yàn)規(guī)范要求進(jìn)行試件的制備和試驗(yàn)的操作。

4試驗(yàn)結(jié)果及分析

4.1數(shù)據(jù)處理

按照NEL法的規(guī)定，將每一試樣中相差5%以?xún)?nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，作為該試樣的測(cè)定值；將3塊平行試樣的測(cè)定值與平均值相差在15%以?xún)?nèi)的數(shù)值進(jìn)行平均，作為測(cè)試混凝土中的離子擴(kuò)散系數(shù)值。若3塊平行試樣的測(cè)定值與平均值相比均超過(guò)15%，則需重新進(jìn)行檢測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果的前2個(gè)及最后1個(gè)數(shù)據(jù)一般偏離比較大，這主要是因?yàn)樵谠O(shè)備進(jìn)行加壓檢測(cè)開(kāi)始及結(jié)束時(shí)的電壓不太穩(wěn)定，測(cè)試的數(shù)據(jù)可能就有偏差，因此在數(shù)據(jù)處理時(shí)，應(yīng)剔除前2個(gè)及最后1個(gè)數(shù)據(jù)。這樣對(duì)剩下的4個(gè)數(shù)據(jù)再進(jìn)行平均，得到的測(cè)試值更有代表性。在試驗(yàn)的過(guò)程中，筆者對(duì)數(shù)據(jù)處理的掌握原則是不管試件的7個(gè)數(shù)據(jù)是否都在5%之內(nèi)，都先把前2個(gè)及最后1個(gè)數(shù)據(jù)剔除，以求更精確。一般只要數(shù)據(jù)在5%以?xún)?nèi)，不管是否先行剔除，最后對(duì)試件的評(píng)價(jià)都不會(huì)有太大影響。

4.2試驗(yàn)結(jié)果及分析

如圖1-2為數(shù)據(jù)處理后的試驗(yàn)結(jié)果。圖中很明顯的可以看出：在粗骨料體積摻量相同的情況下，混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)會(huì)隨著骨料短長(zhǎng)軸比的增加而減少；例如在0.4水灰比下，摻球形粗骨料與摻短長(zhǎng)軸比為1 : 3的橢球形粗骨料混凝土相比，氯離子擴(kuò)散系數(shù)降低了18.52%。由此可以得知骨料的形狀對(duì)混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)的影響是顯著的。

這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因可以從兩方面來(lái)分析。一方面可以從界面層體積含量的角度來(lái)看：對(duì)摻同體積不同粗骨料的混凝土，其中界面層體積含量不同，由于粗骨料的質(zhì)地和表面粗糙度均相同，界面層厚度也應(yīng)該基本相同，而這里最大的差別是骨料的表面積不同。經(jīng)過(guò)計(jì)算可得同體積摻量下三種不同粗骨料的總表面積比為1.24 : 1.06 : 1，這說(shuō)明球形骨料總表面積更大，隨之引入的界面也會(huì)更多，有利于混凝土中氯離子擴(kuò)散；二是粗骨料由于形狀不同有可能會(huì)影響骨料周?chē)缑孢^(guò)度區(qū)的微裂縫開(kāi)展，從而影響氯離子擴(kuò)散，不過(guò)這個(gè)影響具體的機(jī)理是如何以及程度有多大還有待后續(xù)分析。

圖1-2試驗(yàn)用加工粗骨料

5結(jié)論

在粗骨料體積摻量相同的情況下，骨料形狀隨著短長(zhǎng)軸比例的增加，混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)顯著減少，粗骨料形狀對(duì)混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)的影響不可忽略。

參考文獻(xiàn)

[1] 梅塔,蒙特羅.混凝土微觀(guān)結(jié)構(gòu),性能和材料[M].北京:中國(guó)電力出版社,2008.

[2] 廉慧珍,路新瀛.我國(guó)混凝土工程發(fā)展中的幾個(gè)問(wèn)題[J].建筑技術(shù), 2001,31(1):10-14.

作者簡(jiǎn)介：黃曉峰（1984- ），男，浙江杭州人，碩士。

摘要：研究了粗骨料形狀對(duì)混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明：粗骨料形狀對(duì)混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)的有顯著影響，隨著骨料形狀短長(zhǎng)軸比例的增加，氯離子擴(kuò)散系數(shù)明顯降低。

關(guān)鍵詞：骨料形狀；骨料摻量；氯離子擴(kuò)散系數(shù)

骨料作為混凝土的重要組成部分，通常占到混凝土體積的70%~80%，其幾何特性、物理性能對(duì)混凝土早期的工作性能、硬化后的力學(xué)性能以及耐久性能存在不可忽視的影響。實(shí)際工程的建設(shè)以及使用過(guò)程中暴露出的問(wèn)題，很多都是由于骨料使用不當(dāng)而造成的。砂石的生產(chǎn)和質(zhì)量直接影響到混凝土能否可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題。

氯離子是促成混凝土中鋼筋銹蝕的最主要因素，氯離子在混凝土中的傳輸行為直接決定了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的壽命，而氯離子擴(kuò)散系數(shù)是研究氯離子在混凝土中滲透行為最為重要的參數(shù)。骨料的形狀作為骨料重要特征之一，對(duì)混凝土性能顯然也有很大影響，混凝土骨料不同于一般工業(yè)產(chǎn)品，其粒形受到母巖材質(zhì)、破碎工藝等影響，顆粒形態(tài)各異，沒(méi)有統(tǒng)一的形態(tài)規(guī)格。本文采用統(tǒng)一均衡的加工粗骨料混凝土試件，研究了骨料形狀對(duì)混凝土氯離子形狀的影響。

1試驗(yàn)材料

1.1水泥

各組試驗(yàn)所用水泥均采用湖北黃石華新水泥廠(chǎng)生產(chǎn)的52.5普通硅酸鹽水泥，其物理性能見(jiàn)表1-1。

表1-1水泥的物理性能

凝結(jié)時(shí)間(min) 安定性 抗壓強(qiáng)度(MPa) 抗折強(qiáng)度(MPa) 比表面積

(m2/kg) 密度

(kg/m3)

初凝 終凝 3 d 28 d 3 d 28 d

132 187 合格 34.3 60.5 6.3 8.7 369.9 3250

1.2細(xì)骨料

細(xì)骨料選用杭州錢(qián)塘江江砂，由于選用砂子的含泥量較大，為避免土塊對(duì)后續(xù)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生不良影響，應(yīng)先將土塊除去。具體做法是將砂子放入滾筒式混凝土攪拌機(jī)中，加入足量的水，經(jīng)過(guò)數(shù)分鐘時(shí)間的攪拌清洗除去土塊。然后將砂子曬干并測(cè)得其物理性能指標(biāo)：堆積密度為1380kg/m3，表觀(guān)密度為2650kg/m3，含水率為0.35%，吸水率為1.41%。

1.3粗骨料

加工粗骨料：采用水晶玻璃作為材料，表觀(guān)密度為2500kg/m3（含水率和吸水率都極小，配合比設(shè)計(jì)中不考慮其影響）。骨料形狀控制短軸方向均為8mm，短長(zhǎng)軸比分別為1 : 1、1 : 2和1 : 3，共3種規(guī)格尺寸骨料，見(jiàn)圖1-1。

圖1-1試驗(yàn)用加工粗骨料

1.4水

采用自來(lái)水，符合《混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)》JGJ63-890。

2試驗(yàn)配合比

漿體中砂子的體積摻量為45%。粗骨料采用三種規(guī)格尺寸的加工粗骨料，分別編組為A、B和C。粗骨料體積摻量均為30%。水灰比取0.4、0.5和0.6，分別編組為后標(biāo)1、2和3。A組試驗(yàn)配合比詳見(jiàn)表2-8，B組合C組試驗(yàn)配合比與A組相同。

表2-1加工骨料混凝土試驗(yàn)配合比

組別 水灰比 水泥 水 砂 粗骨料

A1 0.4 524 210 835 750

A2 0.5 460 230 835 750

A3 0.6 410 246 835 750

3試件制作及試驗(yàn)方法

3.1試件制作及養(yǎng)護(hù)基本要求

氯離子擴(kuò)散系數(shù)測(cè)試試件按照《中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)CCES01-2000》中的NEL法有關(guān)對(duì)試件形狀的要求制作。各組試驗(yàn)均采用圓柱形試件，試件尺寸為φ100 mm×100 mm，3個(gè)試件為一組。

養(yǎng)護(hù)條件對(duì)試件的性能，特別是對(duì)氯離子擴(kuò)散系數(shù)有很大影響。為控制養(yǎng)護(hù)條件相同，所有試件在澆筑完成后先在溫度為20±5℃的環(huán)境中靜置l~2 d，然后編號(hào)拆模。拆模后的試件立即放入養(yǎng)護(hù)室中盛有Ca(OH)2飽和溶液的水池中浸沒(méi)養(yǎng)護(hù)，溫度恒定為20℃，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28d。養(yǎng)護(hù)完畢后兩頭各切去2.5cm，除去浮漿層，制成φ100mm×50mm最終測(cè)試試件。

3.2試驗(yàn)方法

本文的氯離子擴(kuò)散試驗(yàn)采用中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)CCES01-2000的NEL法，即利Nernst-Einstein方程和NEL型混凝土快速真空保水飽鹽裝置及混凝土滲透性電測(cè)儀檢測(cè)混凝土中的氯離子擴(kuò)散系數(shù)Di。

氯離子擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)定包含兩個(gè)主要的步驟：一是試件的真空飽鹽，二是飽鹽后試件電導(dǎo)率的測(cè)定。使用的儀器包括NEL-VJL型混凝土自動(dòng)真空飽水機(jī)和NEL-PDR混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)測(cè)定儀。為使氯離子擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)定盡可能準(zhǔn)確，必須嚴(yán)格按照試驗(yàn)規(guī)范要求進(jìn)行試件的制備和試驗(yàn)的操作。

4試驗(yàn)結(jié)果及分析

4.1數(shù)據(jù)處理

按照NEL法的規(guī)定，將每一試樣中相差5%以?xún)?nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，作為該試樣的測(cè)定值；將3塊平行試樣的測(cè)定值與平均值相差在15%以?xún)?nèi)的數(shù)值進(jìn)行平均，作為測(cè)試混凝土中的離子擴(kuò)散系數(shù)值。若3塊平行試樣的測(cè)定值與平均值相比均超過(guò)15%，則需重新進(jìn)行檢測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果的前2個(gè)及最后1個(gè)數(shù)據(jù)一般偏離比較大，這主要是因?yàn)樵谠O(shè)備進(jìn)行加壓檢測(cè)開(kāi)始及結(jié)束時(shí)的電壓不太穩(wěn)定，測(cè)試的數(shù)據(jù)可能就有偏差，因此在數(shù)據(jù)處理時(shí)，應(yīng)剔除前2個(gè)及最后1個(gè)數(shù)據(jù)。這樣對(duì)剩下的4個(gè)數(shù)據(jù)再進(jìn)行平均，得到的測(cè)試值更有代表性。在試驗(yàn)的過(guò)程中，筆者對(duì)數(shù)據(jù)處理的掌握原則是不管試件的7個(gè)數(shù)據(jù)是否都在5%之內(nèi)，都先把前2個(gè)及最后1個(gè)數(shù)據(jù)剔除，以求更精確。一般只要數(shù)據(jù)在5%以?xún)?nèi)，不管是否先行剔除，最后對(duì)試件的評(píng)價(jià)都不會(huì)有太大影響。

4.2試驗(yàn)結(jié)果及分析

如圖1-2為數(shù)據(jù)處理后的試驗(yàn)結(jié)果。圖中很明顯的可以看出：在粗骨料體積摻量相同的情況下，混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)會(huì)隨著骨料短長(zhǎng)軸比的增加而減少；例如在0.4水灰比下，摻球形粗骨料與摻短長(zhǎng)軸比為1 : 3的橢球形粗骨料混凝土相比，氯離子擴(kuò)散系數(shù)降低了18.52%。由此可以得知骨料的形狀對(duì)混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)的影響是顯著的。

這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因可以從兩方面來(lái)分析。一方面可以從界面層體積含量的角度來(lái)看：對(duì)摻同體積不同粗骨料的混凝土，其中界面層體積含量不同，由于粗骨料的質(zhì)地和表面粗糙度均相同，界面層厚度也應(yīng)該基本相同，而這里最大的差別是骨料的表面積不同。經(jīng)過(guò)計(jì)算可得同體積摻量下三種不同粗骨料的總表面積比為1.24 : 1.06 : 1，這說(shuō)明球形骨料總表面積更大，隨之引入的界面也會(huì)更多，有利于混凝土中氯離子擴(kuò)散；二是粗骨料由于形狀不同有可能會(huì)影響骨料周?chē)缑孢^(guò)度區(qū)的微裂縫開(kāi)展，從而影響氯離子擴(kuò)散，不過(guò)這個(gè)影響具體的機(jī)理是如何以及程度有多大還有待后續(xù)分析。

圖1-2試驗(yàn)用加工粗骨料

5結(jié)論

在粗骨料體積摻量相同的情況下，骨料形狀隨著短長(zhǎng)軸比例的增加，混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)顯著減少，粗骨料形狀對(duì)混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)的影響不可忽略。

參考文獻(xiàn)

[1] 梅塔,蒙特羅.混凝土微觀(guān)結(jié)構(gòu),性能和材料[M].北京:中國(guó)電力出版社,2008.

[2] 廉慧珍,路新瀛.我國(guó)混凝土工程發(fā)展中的幾個(gè)問(wèn)題[J].建筑技術(shù), 2001,31(1):10-14.

作者簡(jiǎn)介：黃曉峰（1984- ），男，浙江杭州人，碩士。

摘要：研究了粗骨料形狀對(duì)混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明：粗骨料形狀對(duì)混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)的有顯著影響，隨著骨料形狀短長(zhǎng)軸比例的增加，氯離子擴(kuò)散系數(shù)明顯降低。

關(guān)鍵詞：骨料形狀；骨料摻量；氯離子擴(kuò)散系數(shù)

骨料作為混凝土的重要組成部分，通常占到混凝土體積的70%~80%，其幾何特性、物理性能對(duì)混凝土早期的工作性能、硬化后的力學(xué)性能以及耐久性能存在不可忽視的影響。實(shí)際工程的建設(shè)以及使用過(guò)程中暴露出的問(wèn)題，很多都是由于骨料使用不當(dāng)而造成的。砂石的生產(chǎn)和質(zhì)量直接影響到混凝土能否可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題。

氯離子是促成混凝土中鋼筋銹蝕的最主要因素，氯離子在混凝土中的傳輸行為直接決定了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的壽命，而氯離子擴(kuò)散系數(shù)是研究氯離子在混凝土中滲透行為最為重要的參數(shù)。骨料的形狀作為骨料重要特征之一，對(duì)混凝土性能顯然也有很大影響，混凝土骨料不同于一般工業(yè)產(chǎn)品，其粒形受到母巖材質(zhì)、破碎工藝等影響，顆粒形態(tài)各異，沒(méi)有統(tǒng)一的形態(tài)規(guī)格。本文采用統(tǒng)一均衡的加工粗骨料混凝土試件，研究了骨料形狀對(duì)混凝土氯離子形狀的影響。

1試驗(yàn)材料

1.1水泥

各組試驗(yàn)所用水泥均采用湖北黃石華新水泥廠(chǎng)生產(chǎn)的52.5普通硅酸鹽水泥，其物理性能見(jiàn)表1-1。

表1-1水泥的物理性能

凝結(jié)時(shí)間(min) 安定性 抗壓強(qiáng)度(MPa) 抗折強(qiáng)度(MPa) 比表面積

(m2/kg) 密度

(kg/m3)

初凝 終凝 3 d 28 d 3 d 28 d

132 187 合格 34.3 60.5 6.3 8.7 369.9 3250

1.2細(xì)骨料

細(xì)骨料選用杭州錢(qián)塘江江砂，由于選用砂子的含泥量較大，為避免土塊對(duì)后續(xù)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生不良影響，應(yīng)先將土塊除去。具體做法是將砂子放入滾筒式混凝土攪拌機(jī)中，加入足量的水，經(jīng)過(guò)數(shù)分鐘時(shí)間的攪拌清洗除去土塊。然后將砂子曬干并測(cè)得其物理性能指標(biāo)：堆積密度為1380kg/m3，表觀(guān)密度為2650kg/m3，含水率為0.35%，吸水率為1.41%。

1.3粗骨料

加工粗骨料：采用水晶玻璃作為材料，表觀(guān)密度為2500kg/m3（含水率和吸水率都極小，配合比設(shè)計(jì)中不考慮其影響）。骨料形狀控制短軸方向均為8mm，短長(zhǎng)軸比分別為1 : 1、1 : 2和1 : 3，共3種規(guī)格尺寸骨料，見(jiàn)圖1-1。

圖1-1試驗(yàn)用加工粗骨料

1.4水

采用自來(lái)水，符合《混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)》JGJ63-890。

2試驗(yàn)配合比

漿體中砂子的體積摻量為45%。粗骨料采用三種規(guī)格尺寸的加工粗骨料，分別編組為A、B和C。粗骨料體積摻量均為30%。水灰比取0.4、0.5和0.6，分別編組為后標(biāo)1、2和3。A組試驗(yàn)配合比詳見(jiàn)表2-8，B組合C組試驗(yàn)配合比與A組相同。

表2-1加工骨料混凝土試驗(yàn)配合比

組別 水灰比 水泥 水 砂 粗骨料

A1 0.4 524 210 835 750

A2 0.5 460 230 835 750

A3 0.6 410 246 835 750

3試件制作及試驗(yàn)方法

3.1試件制作及養(yǎng)護(hù)基本要求

氯離子擴(kuò)散系數(shù)測(cè)試試件按照《中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)CCES01-2000》中的NEL法有關(guān)對(duì)試件形狀的要求制作。各組試驗(yàn)均采用圓柱形試件，試件尺寸為φ100 mm×100 mm，3個(gè)試件為一組。

養(yǎng)護(hù)條件對(duì)試件的性能，特別是對(duì)氯離子擴(kuò)散系數(shù)有很大影響。為控制養(yǎng)護(hù)條件相同，所有試件在澆筑完成后先在溫度為20±5℃的環(huán)境中靜置l~2 d，然后編號(hào)拆模。拆模后的試件立即放入養(yǎng)護(hù)室中盛有Ca(OH)2飽和溶液的水池中浸沒(méi)養(yǎng)護(hù)，溫度恒定為20℃，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28d。養(yǎng)護(hù)完畢后兩頭各切去2.5cm，除去浮漿層，制成φ100mm×50mm最終測(cè)試試件。

3.2試驗(yàn)方法

本文的氯離子擴(kuò)散試驗(yàn)采用中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)CCES01-2000的NEL法，即利Nernst-Einstein方程和NEL型混凝土快速真空保水飽鹽裝置及混凝土滲透性電測(cè)儀檢測(cè)混凝土中的氯離子擴(kuò)散系數(shù)Di。

氯離子擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)定包含兩個(gè)主要的步驟：一是試件的真空飽鹽，二是飽鹽后試件電導(dǎo)率的測(cè)定。使用的儀器包括NEL-VJL型混凝土自動(dòng)真空飽水機(jī)和NEL-PDR混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)測(cè)定儀。為使氯離子擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)定盡可能準(zhǔn)確，必須嚴(yán)格按照試驗(yàn)規(guī)范要求進(jìn)行試件的制備和試驗(yàn)的操作。

4試驗(yàn)結(jié)果及分析

4.1數(shù)據(jù)處理

按照NEL法的規(guī)定，將每一試樣中相差5%以?xún)?nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，作為該試樣的測(cè)定值；將3塊平行試樣的測(cè)定值與平均值相差在15%以?xún)?nèi)的數(shù)值進(jìn)行平均，作為測(cè)試混凝土中的離子擴(kuò)散系數(shù)值。若3塊平行試樣的測(cè)定值與平均值相比均超過(guò)15%，則需重新進(jìn)行檢測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果的前2個(gè)及最后1個(gè)數(shù)據(jù)一般偏離比較大，這主要是因?yàn)樵谠O(shè)備進(jìn)行加壓檢測(cè)開(kāi)始及結(jié)束時(shí)的電壓不太穩(wěn)定，測(cè)試的數(shù)據(jù)可能就有偏差，因此在數(shù)據(jù)處理時(shí)，應(yīng)剔除前2個(gè)及最后1個(gè)數(shù)據(jù)。這樣對(duì)剩下的4個(gè)數(shù)據(jù)再進(jìn)行平均，得到的測(cè)試值更有代表性。在試驗(yàn)的過(guò)程中，筆者對(duì)數(shù)據(jù)處理的掌握原則是不管試件的7個(gè)數(shù)據(jù)是否都在5%之內(nèi)，都先把前2個(gè)及最后1個(gè)數(shù)據(jù)剔除，以求更精確。一般只要數(shù)據(jù)在5%以?xún)?nèi)，不管是否先行剔除，最后對(duì)試件的評(píng)價(jià)都不會(huì)有太大影響。

4.2試驗(yàn)結(jié)果及分析

如圖1-2為數(shù)據(jù)處理后的試驗(yàn)結(jié)果。圖中很明顯的可以看出：在粗骨料體積摻量相同的情況下，混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)會(huì)隨著骨料短長(zhǎng)軸比的增加而減少；例如在0.4水灰比下，摻球形粗骨料與摻短長(zhǎng)軸比為1 : 3的橢球形粗骨料混凝土相比，氯離子擴(kuò)散系數(shù)降低了18.52%。由此可以得知骨料的形狀對(duì)混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)的影響是顯著的。

這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因可以從兩方面來(lái)分析。一方面可以從界面層體積含量的角度來(lái)看：對(duì)摻同體積不同粗骨料的混凝土，其中界面層體積含量不同，由于粗骨料的質(zhì)地和表面粗糙度均相同，界面層厚度也應(yīng)該基本相同，而這里最大的差別是骨料的表面積不同。經(jīng)過(guò)計(jì)算可得同體積摻量下三種不同粗骨料的總表面積比為1.24 : 1.06 : 1，這說(shuō)明球形骨料總表面積更大，隨之引入的界面也會(huì)更多，有利于混凝土中氯離子擴(kuò)散；二是粗骨料由于形狀不同有可能會(huì)影響骨料周?chē)缑孢^(guò)度區(qū)的微裂縫開(kāi)展，從而影響氯離子擴(kuò)散，不過(guò)這個(gè)影響具體的機(jī)理是如何以及程度有多大還有待后續(xù)分析。

圖1-2試驗(yàn)用加工粗骨料

5結(jié)論

在粗骨料體積摻量相同的情況下，骨料形狀隨著短長(zhǎng)軸比例的增加，混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)顯著減少，粗骨料形狀對(duì)混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)的影響不可忽略。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：黃曉峰（1984- ），男，浙江杭州人，碩士。