楊新征

（濮陽(yáng)市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站 河南濮陽(yáng) 457000）

混凝土耐久性能的快速檢測(cè)方法研究

楊新征

（濮陽(yáng)市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站 河南濮陽(yáng) 457000）

混凝土成為最重要的土木工程材料，這一點(diǎn)已經(jīng)無(wú)容置疑。隨著工業(yè)與民工建筑的蓬勃發(fā)展，對(duì)混凝土材料性能的要求也越來(lái)越高?；炷聊途眯允腔炷恋闹匾阅?。本文簡(jiǎn)單介紹幾種混凝土耐久性的檢測(cè)方法。

混凝土 耐久性 檢測(cè)方法

混凝土人類(lèi)社會(huì)發(fā)展過(guò)程中起著越來(lái)越重要的作用，成為一種不可或缺的土木工程材料。混凝土以其優(yōu)越的工作性能和耐久性廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑中，而且在農(nóng)田水利、給排水工程及道路交通工程中也得到了廣泛的運(yùn)用。在多年的實(shí)踐與應(yīng)用中，人們對(duì)混凝土強(qiáng)度的形成有了更多的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也對(duì)混凝土耐久性的研究有了一定的進(jìn)展。從環(huán)保角度來(lái)看，建筑與工業(yè)建筑活動(dòng)消耗了世界上大約一半的資源。如果混凝土的使用壽命達(dá)不到設(shè)計(jì)耐久年限，那么將會(huì)造成更多的資源浪費(fèi)。此外混凝土耐久性還對(duì)工業(yè)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人民生命安全有著密切的關(guān)系。

在實(shí)際工作中，建筑與工業(yè)建中混凝土的強(qiáng)度等級(jí)到不到設(shè)計(jì)使用年限的比比皆是。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)橋梁中混凝土到不到設(shè)計(jì)年限的有九千多座，公路30多萬(wàn)延長(zhǎng)米，單單花費(fèi)在這兩個(gè)方面的維修費(fèi)就高到40億元。這些事實(shí)反應(yīng)混凝土的耐久性造成的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人們的預(yù)想?；炷潦┕べ|(zhì)量規(guī)范明確規(guī)定：混凝土應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，具有良好的和易性及與環(huán)境相適應(yīng)的耐久性?；炷聊途眯允侵富炷两Y(jié)構(gòu)在自然環(huán)境、使用環(huán)境及材料內(nèi)部因素作用下保持其工作能力的性能?；炷恋钠茐囊蛩胤菫橥獠科茐暮蛢?nèi)部破壞兩類(lèi)?；炷镣獠科茐闹饕怯苫炷潦褂铆h(huán)境造成的，包括混凝土凍融循環(huán)破壞、混凝土海水侵蝕破壞、混凝土淡水溶蝕破壞、硫酸鹽侵蝕破破壞、交變荷載破壞等；混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞包括混凝土碳化、鋼筋銹蝕破壞、堿骨料反應(yīng)破壞等破壞形式。抗凍性好壞用抗凍等級(jí)表示。根據(jù)混凝土所承受的反復(fù)凍融次數(shù)，劃分為F10、F15、F25、F50、F100 、F150、F200、F250、F300九個(gè)等級(jí)?？?jié)B性好壞用抗?jié)B等級(jí)表示。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)試件28 d齡期實(shí)驗(yàn)時(shí)，所能承受的最大水壓，分為P4 、P6、P8、P10、P12五個(gè)等級(jí)，相應(yīng)所能承受的水壓分別為0.4Mpa、0.6Mpa、0.8Mpa、1.0mMpa、1.2Mpa。

1. 混凝土滲透性試驗(yàn)方法

大量研究表明, 混凝土的滲透性與耐久性能有著緊密地聯(lián)系, 混凝土的滲透性是評(píng)價(jià)混凝土耐久性的重要指標(biāo)。混凝土的滲透性是指氣體、液體或離子受壓力、化學(xué)勢(shì)或電場(chǎng)的作用, 在混凝土中滲透、擴(kuò)散或遷移的難易程度。通常來(lái)講,滲透性低的混凝土,其耐久性一般是比較好的。國(guó)際上現(xiàn)在應(yīng)用的抗?jié)B性能的試驗(yàn)有三類(lèi)。

( 1) 滲透系數(shù)法

所謂滲透系數(shù)法,是利用流體在一定壓力狀態(tài)下通過(guò)混凝土孔隙從混凝土的一側(cè)向另一側(cè)逐漸滲透的原理來(lái)研究混凝土滲透性的一種方法。這種方法包括水壓力法、表面吸水法、透氣法等等。我國(guó)推薦使用采用硬化后的混凝土抗?jié)B性來(lái)研究混凝土的滲透性能，采用高度為150mm圓臺(tái)形狀（頂面直接175mm，底面直接185mm），也 采用150mm的圓柱體試件，6個(gè)試件為一組。實(shí)驗(yàn)過(guò)程是將水壓從0.1 MPa開(kāi)始，以后每間隔8小時(shí)，加水一次，當(dāng)實(shí)驗(yàn)試件中6個(gè)試件中有2出現(xiàn)滲水時(shí)，停止加水。這時(shí)候?qū)⒚拷M試件中，為出現(xiàn)滲水的試件用最大壓力公式計(jì)算出一個(gè)整數(shù)，可以得到硬化后的混凝土抗?jié)B標(biāo)號(hào)。另外一種常用的滲透深度法來(lái)測(cè)量一定試件壓力液體深入混凝土的深度，并以此作為評(píng)價(jià)混凝土的滲透性。總得來(lái)說(shuō)滲透系數(shù)法適用于低滲透性的混凝土，對(duì)于高滲透性的混凝土最好不用此種方法。

( 2) 電參數(shù)法方法

電參數(shù)法是指通過(guò)測(cè)量混凝土材料在各種不同不飽和溶溶液條件下的電阻、電阻率和通電量以及電導(dǎo)等電參數(shù)，并由此來(lái)評(píng)價(jià)混凝土的滲透性。直流電量法是通過(guò)給受檢混凝土兩端施加電壓，記錄電流值，通過(guò)計(jì)算6小時(shí)的通電量來(lái)評(píng)價(jià)混凝土抗氯離滲透能力。這種方法由于操作簡(jiǎn)便，記錄準(zhǔn)確，因此受到廣大工程檢測(cè)人員的親睞，同時(shí)這種方法也是國(guó)際上比較流行的一中檢測(cè)混凝土滲透性的方法。這種方法的缺點(diǎn)在于實(shí)驗(yàn)起來(lái)比較費(fèi)時(shí)，其次，在對(duì)高密度混凝土進(jìn)行電參數(shù)測(cè)試的過(guò)程中，由于其密實(shí)度比較大，電阻值也比較大，很難在短時(shí)間內(nèi)施加穩(wěn)定的電流，測(cè)量過(guò)程比較繁瑣。最后，電滲法測(cè)量的時(shí)間比較長(zhǎng)，在此過(guò)程中，介質(zhì)溶液和試體本身的溫度也會(huì)有所升高，這就會(huì)消耗掉一部分電量，對(duì)混凝土滲透性的測(cè)試也有一定的影響。

( 3) 離子擴(kuò)散系數(shù)法

擴(kuò)撒是指物質(zhì)在物質(zhì)在濃度無(wú)壓力差時(shí)，物質(zhì)在介質(zhì)中傳播的方式，這種實(shí)驗(yàn)方法主要有自然擴(kuò)散和電遷移兩種。目前國(guó)內(nèi)常用的方式是由清華大學(xué)教授提出的NEL快速測(cè)定法，測(cè)定方法是基于離子擴(kuò)散和電遷移提出的，它與自然擴(kuò)散法不同之處在于它主要采用真空抽吸的方法加速混凝土試件的飽鹽，而后對(duì)飽鹽氯離子擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)行測(cè)定。這種方法主要是通過(guò)施加電場(chǎng)來(lái)加速氯離子在混凝土中的遷移，大大縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間。根據(jù)資料顯示，NEL法適用于各種強(qiáng)度的呢估計(jì)的混凝土?？梢员容^靈敏的反應(yīng)混凝土的滲透性差別。它可以在5分鐘內(nèi)完成測(cè)量，是現(xiàn)有測(cè)量方法中最快捷的一種。

2. 混凝土抗凍性試驗(yàn)方法

混凝土的凍融破壞是指在負(fù)溫與正溫的交替作用下，混凝土發(fā)生開(kāi)裂、剝落、整體性降低以及破壞的現(xiàn)象。國(guó)內(nèi)外關(guān)于混凝土凍融機(jī)理的研究一直再進(jìn)行，也形成了一些理論，包括冰凍早期觀點(diǎn)、靜水壓假說(shuō)、滲透壓假說(shuō)。在我國(guó)混凝土抗凍性指標(biāo)是評(píng)價(jià)混凝土耐久性的一個(gè)指標(biāo)。目前,我國(guó)混凝土抗凍性實(shí)驗(yàn)的方法主要依據(jù)《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法》(GBJ82一85)的規(guī)定分為慢凍法和快凍法。在慢凍法中對(duì)混凝土立方體試件進(jìn)行氣凍水溶實(shí)驗(yàn)，氣凍水溶均不小于4小時(shí)，在混凝土試件的質(zhì)量減少5%左右，或者混凝土抗壓強(qiáng)度損失25%時(shí)可以停止實(shí)驗(yàn)。混凝土的抗凍標(biāo)號(hào)以同時(shí)滿(mǎn)足強(qiáng)度損失和質(zhì)量損失的最大凍融循環(huán)系數(shù)表示。而快凍法中對(duì)混凝土棱柱體試件進(jìn)行水凍水融，整個(gè)過(guò)程需要

2h-4h內(nèi)完成，當(dāng)混凝土試件質(zhì)量超過(guò)5%或者相對(duì)彈性模量小于60%時(shí)，停止實(shí)驗(yàn)，慢凍法實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)，誤差較大，不能重復(fù)進(jìn)行?；炷量箟簭?qiáng)度對(duì)于混凝土凍融循環(huán)不敏感，所以用慢凍法測(cè)量混凝土的抗凍性，存在一些誤差。

3. 混凝土碳化試驗(yàn)方法

鋼筋混凝土中鋼筋的銹蝕是造成混凝土耐久性減低的主要原因。在通常環(huán)境條件下，混凝土碳化的速度主要與混凝土中含有的可碳化物質(zhì)和大氣中二氧化碳的濃度有關(guān)。因此，研究混凝土的碳化機(jī)理不僅對(duì)混凝土的耐久性有意義，也對(duì)混凝土的維修加固有著現(xiàn)實(shí)的意義。這些影響因素可以歸結(jié)為與環(huán)境有關(guān)的外部因素和與混凝土本身有關(guān)的內(nèi)部因素?；炷撂蓟瘜?shí)驗(yàn)通常采用快速碳化法，通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)表明混凝土的抗壓強(qiáng)高，其碳化程度越小，碳化速率與混凝土抗壓強(qiáng)度的倒數(shù)稱(chēng)正比；水灰比越大，混凝土硬化速度越快，碳化速率與混凝土的水灰比呈線(xiàn)性關(guān)系?；炷林袚饺胍欢康姆勖夯铱梢燥@著減低混凝土能力，混凝土的碳化速度隨著混凝土中摻入粉煤灰含量的增加而加快。硬化速率與粉煤灰摻量之間呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系；混凝土碳化速度與溫度呈正比關(guān)系，溫度越高，混凝土碳化越快。

4. 結(jié)論

本文簡(jiǎn)單介紹了混凝土耐久性的檢測(cè)方法，包括混凝土滲透性、混凝土抗凍性、混凝土碳化等方面的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)方法。混凝土那就行的現(xiàn)實(shí)意義也越來(lái)越顯著，逐漸成為國(guó)內(nèi)外土木工程領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，對(duì)混凝土耐久性的研究也越來(lái)越重視。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國(guó)建筑業(yè)將對(duì)混凝土耐久性進(jìn)行更深入的了解。

[1]洪乃豐.腐蝕科學(xué)與防腐蝕工程新進(jìn)展.中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)主編.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.1999：516、526頁(yè)

[2]王鎧.水電站混凝土壩受水的分解類(lèi)腐蝕的工程實(shí)例分析.勘察科學(xué)技術(shù).2003，（2）：43-45頁(yè)

[3]藍(lán)俊康、王焰新.酸性氣體對(duì)混凝土耐久性的影響及研究進(jìn).地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù).2002，13（3）：22-23頁(yè)

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1007-6344（2015）12-0196-01

楊新征（1982年4月）男，漢族，重慶大學(xué),專(zhuān)科學(xué)歷，主要從事質(zhì)量監(jiān)督工作。