■祝曉燕

（福建省交通建設工程試驗檢測有限公司，福州 350002）

由于水泥混凝土具有生產耗能低、 適用范圍廣、使用便捷等優(yōu)點，已成為當代建設工程中不可代替的重要材料之一。 受到外界種種因素的影響，混凝土的原材料中有可能存在有害元素，而且混凝土本身脆性較大、抗沖擊性能低、抗拉強度低，所以混凝土容易脆性開裂，直接影響到混凝土的抗?jié)B性能、抗凍性能、抗化學介質侵入和鋼筋抗銹蝕性能等，從而導致混凝土的使用壽命大大減短[1-2]。 這就要求混凝土不僅僅要有優(yōu)良的強度，還應具有良好的耐久性能和適應各種環(huán)境的工作性能，得以滿足當前和將來的各種建設工程的性能需求[3]。

氯離子侵入混凝土內部之后，將造成混凝土脆性開裂，從而造成混凝土的耐久性變差。 氯離子對混凝土的滲透作用主要是經過毛細作用、靜水壓和擴散作用來進行的。 混凝土對氯離子的吸附效果只作用于混凝土的表面層，而靜水壓作用下的氯離子運動在實際混凝土結構中很少見， 氯離子的擴散作用產生是由混凝土中氯離子濃度梯度變化引起的。 在混凝土結構中，擴散作用是氯離子侵蝕混凝土結構，達到鋼筋位置最主要的方式，氯離子通過擴散作用侵入鋼筋混凝土結構內， 經過電化學反應引發(fā)并加快混凝土結構內鋼筋的銹蝕， 從而導致整個混凝土結構的損毀[4]。因此，通過對混凝土氯離子滲透性能的研究，能夠有針對性地采取有效的防范措施，以提高混凝土結構的耐久性能。 本研究采用不同水灰比制作混凝土試塊構件，通過測量電通量的方法，對混凝土的抗氯離子滲透性能進行分析研究。

1 電通量法介紹

電通量法是在一定條件下通過混凝土規(guī)定大小截面積的電荷總量，用來評價混凝土抵抗水和氯離子等介質向混凝土內部滲透的能力。

電通量試驗方法是利用外界強加電場來加快混凝土構件兩端的溶液離子的運動速度，在這種情況下，外界電場成為氯離子運動主要動力。 在外界直流電壓的作用驅動下， 溶液中的離子快速運動，向正極方向運動， 測量規(guī)定的時間內經過的電量，就能反映混凝土構件的抵抗氯離子滲透的能力。 電通量試驗方法采用的試驗裝置、用具和試劑見圖1[2]。

圖1 電通量試驗裝置安裝示意圖

電通量試驗結束后， 得到6 h 通過的電量，每個構件的總電通量可以用簡化公式計算：

式中：Q—通過構件的總電通量（C）；I0—初始電流（A）；It—在時間t（min）的電流（A）。

由上述公式計算得到的總電通量應當換算成為標準構件直徑為95 mm 的電通量值，換算過程按下述公式計算：

式中：Qs—通過直徑為95mm 構件的電通量（C）；Qx—通過直徑為x（mm）構件的電通量（C）；x—構件的實際直徑（mm）。

每組構件的試驗結果應取3 個構件總電通量的算術平均值作為該組構件的電通量試驗值。 當其中一個構件的總電通量值與中值的差超過中值的15%時，應取其他兩個構件的總電通量的算術平均值作為該組構件的試驗結果試驗值。 當有2 個構件的總電通量值與中值的差都超過中值的15%時，應當取中值作為該組構件電通量試驗值。

2 材料與方法

2.1 試驗原材料

水泥：P.O42.5 普通硅酸鹽水泥；外加劑：聚羧酸高性能減水劑；粉煤灰：F 類Ⅱ級；砂：河沙（細度模數(shù)2.54）；石子：碎石（5～25）mm。

2.2 混凝土配合比

混凝土配合比見表1， 該配合比以普通硅酸鹽水泥P.O42.5 作為基準混凝土A0 膠結料， 水灰比為0.45，粉煤灰是按超量取代普通硅酸鹽水泥的方法加入膠凝材料系統(tǒng)的，摻加量分別為普通硅酸鹽水泥的12%、14%、16%、18%， 這樣得到的混凝土A1、A2、A3、A4 的水灰比分別為0.40、0.39、0.38、0.37。

表1 混凝土配合比(單位：kg/m3）

2.3 試驗設計

（1）該電通量試驗采用直徑100 mm，高度50 mm的圓柱體混凝土試件，養(yǎng)護到規(guī)定齡期后，將混凝土試件暴露于空氣中至表面干燥，以硅膠或樹脂密封材料涂刷混凝土試件圓柱表面，以保證混凝土試件圓柱面完全密封。

（2）測試前應進行真空飽水，將混凝土試件放入真空干燥容器中，啟動真空泵使真空干燥器中的負壓保持在1～5 kPa，保持這一狀態(tài)3 h 后，注入足夠多的蒸餾水直至混凝土試件被淹沒，浸泡1 h 有恢復常壓后，繼續(xù)浸泡18 h。

（3）混凝土試件浸泡18 h 后取出，抹擦干凈多余的水分（保持混凝土試件所在周圍環(huán)境的相對濕度95%以上），然后把混凝土試件安裝在試驗槽內，采用螺桿把兩個試驗槽和端面裝有硫化橡膠墊的混凝土試件夾緊。

（4）將質量濃度為3%的NaCl 溶液和物質量濃度為0.3 mol/L 的NaOH 溶液分別注入兩側試驗槽內，注NaCl 溶液的試驗槽內的銅網接電源的負極，注NaOH 溶液的試驗槽內的銅網接電源的正極。

（5）保持兩側試驗槽內充滿溶液狀態(tài)下接通電源，對兩側試驗槽內銅網施加（60±0.1）V 直流恒電壓，采用自動采集數(shù)據的裝置進行記錄電流值。 記錄下電流初始讀數(shù)I0后，接下來每間隔5 min 記錄1 次電流值， 若電流值變化比較小的時候， 每間隔10 min 記錄1 次， 若電流值變化非常小的時候，每間隔30 min 記錄1 次，直到通6 h 電[2]。

3 結果與分析

從表2 和圖2 可知，隨著水灰比的逐漸增大，硬化后的水泥漿體內部的毛細孔的孔隙率逐漸增大，連通的毛細孔也逐漸增多，混凝土在拌合過程中，水會在砂石料表層形成水膜，使混凝土在水泥漿與砂石料之間形成一個過渡界面， 混凝土的內部縫隙和連通孔隙會更進一步導致混凝土的滲透性增強， 從而使混凝土的抗氯離子滲透能力大大降低。

通過對不同水灰比的混凝土構件在7 d 和28 d齡期分別進行電通量試驗，結果表明隨著水灰比逐漸變大，電通量測量值隨之逐漸增大，表明混凝土抗氯離子性能逐漸變差。

表2 不同水灰比的混凝土構件的電通量測試結果

圖2 電通量與水灰比關系曲線

4 結語

混凝土滲透性是評價混凝土質量好壞和混凝土耐久性的重要指標，水灰比是其中比較重要的一個影響因素。 但還有一些其它的影響因素也需要注意，例如在條件允許的情況下，適當調整粉煤灰的摻量比例，一方面可以改善混凝土的和易性，增加混凝土的密實性能， 來提高混凝土的滲透性能；另一方面可以替代一部分的水泥，從經濟效益方面考慮，可以節(jié)約成本。 因此，在今后的混凝土配合比設計中應綜合考慮實際工程的使用功能、條件和環(huán)境因素的影響進行綜合計算，為滿足實際工程的要求選擇一個合適的水灰比。