谈混凝土抗氯离子渗透及抗裂性能

・１１８・　第３８卷第１期　２　０　１　２年１月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ｖ０１．３８　Ｎｏ．１　Ｊａｎ．　２０１２　文章编号：１００９—６８２５（２０１２）Ｏｌ一０１１８－Ｏ２　谈混凝土抗氯离子渗透及抗裂性能　张英明　丁立金摘王立广　要：针对如何提高混凝土的抗渗、抗裂性能进行了分析，提出应从三方面考虑：首先在混凝土中掺入粉煤灰、矿渣粉　等矿物掺料取代部分水泥，减少水泥用量大所带来的负面影响；其次在混凝土中掺用外加剂；最后改善骨料粒形和级配，　以期指导实践。　关键词：混凝土，抗渗性能，抗裂性能　中图分类号：ＴＵ５２８　文献标识码：Ａ　０　引言　近年来由于土建工程投资增大，混凝土的耐久性越来越受到　关注，提高混凝土抗氯离子渗透，抗裂性能是提高混凝土耐久性　的一种有效的方法和指标。　氯离子渗透、抗裂性能的影响进行试验。　裂趋势的各种变量。混凝土抗裂性能以试件侧面的开裂程度进　行判定，试件侧面裂缝宽度越小，开裂出现的时间越晚，混凝土的　抗裂性能越好。　２试验过程　　不同骨料粒形和级配对混凝土抗氯离子渗透和抗　本文以不同骨料粒形和级配外加剂及矿物掺料对混凝土抗　２．１裂性能影响　用骨料不同但组分相同的配比试拌的混凝土，骨料分别是卵　石、颚式破碎机生产的针片状较多的（石灰石）碎石、粒径和级配　较好的（石灰石）碎石。对混凝土进行抗裂性和龄期为５６　ｄ的混　凝土的氯离子渗透试验。　２．１．１　混凝土材料及用量　１　试验方法　１．１　氯离子渗透　试验具体方法，高５０　ｍｍ，直径１００　ｍｍ的经过饱盐机真空饱　盐后的混凝土试件，梁端水槽所用浓度３．０％的ＮａＣ１溶液和　０．３　ｍｏｌ／Ｌ的ＮａＯＨ溶液，在６０　Ｖ的Ｊ＇ｌ＇ＪＪｎ电场下持续通电６　ｈ，以　该时间内通过混凝土电量的高低来判断混凝土的抗氯离子渗透　性。试验的基本原理是氯化物离子的负电荷被吸引到正电极，电　水泥：陕西尧柏Ｐ．０４２．５水泥；　砂：西安临潼区新丰镇新源砂场，细度模数２．９；　流的传输量就是氯离子渗透混凝土的量。　粉煤灰：宝鸡宝源Ｆ类一级粉煤灰；　矿渣粉：陕西汇丰￥９５级矿渣粉；　外加剂：深圳迈地ＰＣＡ聚羧酸减水剂，ＭＤ－ＹＱ型引气剂。　配合比材料用量见表１。　１．２混凝土抗裂性能　通过考察受约束的混凝土圆环试件在规定的养护条件下的　开裂趋势来评价混凝土的抗裂性。也可用于评价影响混凝土开　材料　水泥　砂　骨料　１　１Ｏ４　表１配合比材料用量（一）　矿渣粉　粉煤灰　水　减水剂　引气荆　规格型号　每立方米用量／ｋｇ　Ｐ．Ｏ４２．５　２６６　中砂　７３６　ｓ９５　５８　Ｆ类Ｉ级　８６　自来水　１５０　ＰＣＡ　４．１　ＭＤ－ＹＱ　０．Ｏ０８　ｌ　２．１．２测试结果　的针片状较多的碎石好得多。重视骨料粒形和级配。工程中比　较看重的也只是与混凝土强度有关的骨料强度和含泥量等指标，　而忽视骨料粒形和级配的重要性，甚少从耐久性的角度去重视骨　针片状较多的碎石　粒径和级配较好的碎石　１　２４４　３５８　测试结果见表２。　表２抗裂性和５６　ｄ混凝土的氯离子渗透试验结果（一）　骨料名称　电通量／Ｃ　卵石　１　７５６　料的质量。骨料的其他性能如吸水率、热膨胀系数等对混凝土耐　久性则有重要影响。吸水率大的骨料，配制的混凝土会有较大的　长期收缩，影响混凝土的抗裂性。与卵石相比，碎石混凝土的骨　料与浆体的界面有较好的结合，抗裂性也好些。粗骨料的最大粒　龄期６０　ｄ　表面有细小裂缝　龄期９０　ｄ　表面裂缝增大增多　表面无裂缝　袁面出现　不规则的细小裂缝　表面无裂缝　表面无裂缝　２．１．３　骨料对混凝土抗渗、抗裂性的影响　从上面测试结果可以看出提高混凝土抗氯离子渗透、抗裂性　能碎石要比卵石好，粒径和级配较好的碎石要比颚式破碎机生产　材料　规格型号　配比（一）　配比（二）　配比（三）　水泥　Ｐ．Ｏ４２．５　２６６　２６６　２６６　砂　中砂　７３６　７３６　７３６　ｌ　ｌＯ４　ｌ　１Ｏ４　ｌ　ｌＯ４　骨料　径较小时，混凝土的抗渗性提高。粗骨料的级配和粒形不好，必　然要加大混凝土的胶凝材料总量和用水量，不仅增加混凝土收缩，　而且会增加混凝土的渗透性和有害介质在混凝土中的扩散系数。　ｋｇ／ｍ　水　自来水　２１５　１６Ｏ　ｌ５０　减水荆　ＰＣＡ　Ｏ　４．１　４．１　０．Ｏ０８　１　引气剂　ＮＤ　ＹＱ　０　表３配合比材料用量（二）　矿渣粉　Ｓ９５　５８　５８　５８　粉煤灰　Ｆ类Ｉ级　８６　８６　８６　收稿日期：２０１１・０８—１５　作者简介：张英明（１９７７一），男，工程师，中交隧道工程局有限公司，北京１０００６８　丁立金（１９７７－），男，工程师，中交隧道工程局有限公司，北京王立广（１９８０一），男，工程师，中交隧道工程局有限公司，北京１０００６８　１０００６８　第３８卷第１期　２　０　１　２年１月　张英明等：谈混凝土抗氯离子渗透及抗裂性能　・１１９・　２．２　外加剂对混凝土抗渗、抗裂性能的影响　的氯离子渗透电量由１　３５９　Ｃ降低到３６６　Ｃ。所以外加剂对混凝　用胶凝材料和骨料组分相同的混凝土配比，分别做不掺外加　土具有良好的改性作用。掺用外加剂是制备耐久性混凝土的关　剂（配比一）、只掺入减水剂（配比二）和掺入减水剂和引气剂（配　键技术之一。外加剂的性能品质、匀质性和与水泥的相容性是成　比三），对混凝土进行抗裂性和龄期为５６　ｄ的混凝土的氯离子渗　功配制耐久性混凝土的基本条件。提高混凝土的耐久性，引气剂　起到十分重要的作用。混凝土中掺入少量引气剂后，就能使每立　透试验。　２．２．１　混凝土用材料及用量　混凝土用材料及用量见表３。　２．２．２测试结果　测试结果见表４。　表４抗裂性和５６　ｄ混凝土的氯离子渗透试验结果（二】　配比　电通量／Ｃ　方米混凝土中引入数千亿个微小气泡，使混凝土的抗渗、抗裂性　能大大提高。混凝土中掺加引气剂后，对混凝土的工作性和匀质　性有所提高。引气剂能降低混凝土泌水率，更重要的是混凝土引　气后，水在拌和物中的悬浮状态更加稳定，因而可以改善骨料底　部浆体泌水、沉陷等不良现象。因此适量引气是配制耐久性混凝　土的重要手段之一。　配比（一）　２　４３６　配比（二）　１　３５９　配比（三）　３６６　２．３矿物掺料对混凝土抗渗、抗裂性能的影响　用水、外加剂和骨料组分相同的混凝土配比胶凝材料总量不　ｇ－期６０　ｄ　龄期９０　ｄ　表面有细小裂缝　表面裂缝增大增多　表面无裂缝　表面无裂缝　表面无裂缝　表面无裂缝　２．２．３　外加剂对混凝土耐久性的作用　变，分别做不掺矿物掺合料、掺加矿物掺合料混凝土，对其进行抗　裂性和龄期为５６　ｄ的混凝土的氯离子渗透试验。　２．３．１　混凝土用材料及用量　混凝土用材料及用量见表５。　ｋｇ／ｍ　水　自来水　１５０　１５０　减水剂　ＰＣＡ　４．１　４．１　引气剂　ＭＤ－ＹＱ　Ｏ．００８１　０．ｏ０８　ｌ　从上面结果可以看出，掺加减水剂可以提高混凝土的抗氯离　子渗透和抗裂性能，混凝土的氯离子渗透电量由２　４３６　Ｃ降低到　１　３５９　Ｃ。引气剂能大大改善混凝土的抗氯离子渗透性能，混凝土　材料　规格型号　不掺矿物掺合料　掺加矿物掺舍料　水泥　Ｐ．Ｏ４２．５　４１０　２６６　砂　中砂　７３６　７３６　ｌ　ｌＯ４　１　１Ｏ４　骨料　表５配合比材料用量ｌ三）　矿渣粉　ｓ９５　０　５８　粉煤灰　Ｆ类Ｉ级　０　８６　２．３．２测试结果　凝土的耐久性，引气剂起到十分重要的作用。　测试结果见表６。　裹６抗裂性和５６　ｄ混凝土的氯离子渗透试验结果（三）　配比　电通量／Ｃ　３）掺人粉煤灰、矿渣粉等矿物掺料来降低胶凝材料中硅酸盐　水泥用量，减少水泥用量大所带来的负面影响。大大改善混凝土　的抗氯离子渗透和抗裂性能。　不掺矿物掺舍料　２　８５８　掺加矿物掺合料　３８５　除了上述外，尽可能降低胶凝材料用量，在高性能混凝土中，　减少浆体量，增加骨料所占的比例，又是提高混凝土抗渗性或抗　氯离子扩散性的重要手段。由于过分强调混凝土强度或为了保　龄期３０　ｄ　龄期６０　ｄ　龄期９０　ｄ　表面有细小裂缝　表面裂缝增大增多　裂纹变化不明显　表面无裂缝　表面无裂缝　表面无裂缝　２．３．３　矿物掺合料对混凝土抗渗、抗裂的影响　由上面结果可以看出掺人矿物掺合料后混凝土的氯离子渗　险而多用水泥，会对耐久性带来不良后果。消除混凝土自身的结　构破坏因素。为了改善混凝土的抗裂性，要控制硅酸盐水泥中的　ｃ　Ａ含量，而且ｃ　ｓ的含量也不宜过高。混凝土中Ｃ，Ａ含量过高　时和ＳＯ　一反应，会生成膨胀性的水化硫铝酸钙对混凝土结构进　透电量由２　８５８　Ｃ降低到３８５　Ｃ。掺加矿物掺合料能大大提高混　凝土的抗氯离子渗透和抗裂性能。掺入粉煤灰、矿渣粉等矿物掺　从而提高混凝土的抗渗、抗裂性能。　料来降低胶凝材料中硅酸盐水泥用量，减少水泥用量大所带来的　行破坏，　负面影响。强度和组分相同但配比不同的混凝土，其中性能最优　参考文献：　懂文辰，康德君，王立久．粉煤灰混凝土中粉煤灰火山灰效　的一般应是硅酸盐水泥用量最少的一种。混凝土早期强度越高，　［１］应综述［Ｊ］．国外建材科技，２００４（３）：２８—３１．　对混凝土长期性能越不利，在早期也越易开裂，所以要慎用早强水　　刘斯凤．氯离子扩散测试方法演变和理论研究背景［Ｊ］．混　泥。混凝土中掺入的粉煤灰、硅灰等火山灰材料可与Ｃａ（ＯＨ）　发　［２］凝土，２００２（１Ｏ）：２ｌ－２４．　生火山灰反应，火山灰反应形成的致密水化产物改善了混凝土的　　边鹏飞，任云，吴森．原材料对耐久性混凝土电通量指　微结构，通过火山灰反应不但可提高混凝土抗水、酸和盐类侵蚀　［３］标的影响［Ｊ］．西部探矿，２００９（４）：２１５—２１８．　的耐久性，而且在防止钢筋锈蚀的能力上也有提高。　３结语　．［４］　王铁梦．工程结构裂缝控制［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版　社．１９９７．　１）重视骨料粒形和级配。从耐久性的角度去重视骨料的其　２）掺用外加剂是制备耐久性混凝土的关键技术之一。提高混　他性能质量。　［５］　刘佳宜．粉煤灰水泥砂浆中氯离子扩散情况分析［Ｊ］．山西　建筑，２０１０，３６（２Ｏ）：１３８—１３９．　Ｏｎ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ’Ｓ　ｃｈｌｏｒｉｄｅ．ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ＺＨＡＮＧ　Ｙｉｎｇ－ｍｉｎｇ　ＤＩＮＧ　Ｌｉ￣ｉｎ　ＷＡＮＧ　Ｌｉ・・ｇｕａｎｇ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｈｏｗ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ａｎｄ　ａｎｔｉ—ｃｒａｃｋ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｉｎｄｉｃａｔｅｓ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｔｈｒｅｅ　ａｓ—　ｐｅｃｔｓ，ｔｈｅ　ｍｉｘｔｕｒｅ　ｏｆ　ｍｉｎｅｒｌ　ｍｉｘｔａｕｒｅ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｆｌｙａｓｈ　ａｎｄ　ｓｌａｇ　ｐｏｗｄｅｒ　ｔｏ　ｒｅｐｌａｃｅ　ｃｅｍｅｎｔ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｃｅｍｅｎｔ，ｔｈｅ　ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ　ａｇｅｎｔ　ｉｎ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｏｆ　ａｇｇｒｅｇａｔｅ，ＳＯ　ａｓ　ｔｏ　ｄｉｒｅｃｔ　ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ａｎｔｉ—ｃｒａｃｋ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ