高性能混凝土耐久性的评定方法研究.pdf

'2011年第5期l／SichanBIi。lJd迂材Mdteri倪ls·25·第37卷总第163期2Ol1年lO月高性能混凝土耐久性的评定方法研究刘顺利，赵智飞(河南省第五建筑安装工程(集团)有限公司，河南郑州450000)摘要：目前对于高性能混凝土耐久性的评定没有统耐久性能而区别于普通混凝土。而实际工程中的混凝土往一的指标和方法，创建一个高性能混凝土耐久性的综合评往是受环境中的水、气体以及侵蚀性介质的侵入而使其劣价指标是一个急需解决的问题，本文针对这一问题做了部化的。产生这种劣化作用需要内外两个因素，内部因素是分研究，探讨关于高性能混凝土耐久性指标的评定问题。混凝土的成份和结构，外部因素是环境中侵蚀性介质和水关键词：高性能混凝土；渗透性；耐久性；氯离子的存在。必要条件是外部侵蚀性介质和水能够逐步渗透到中图分类号：TU502文献标识码：B混凝土内部。文章编号：1672—4011(2011)05—0o25一O2我认为，渗透性是混凝土耐久性的最重要标志，是混凝土耐久的第一道防线，只有提高?昆凝土的抗渗性，做到0前言“百毒不侵”，混凝土才能达到真正的耐久。只有对高性能混凝土的抗渗性进行深入的研究，了解渗透机理，才能对在近年来，土木工程界对高性能混凝土耐久性问题十分关注，然而，目前对于高性能混凝土耐久性的评定没有统役钢筋混凝土结构进行耐久性评定和剩余寿命预测，而且一的指标和方法，对其抗冻性、抗化学侵蚀性、抗钢筋锈还可以用来对新建项目进行耐久性预测，对提高工程的设蚀性、抗碳化性、抗碱一集料反应性、抗磨耗性、抗火性计水平和提高建筑物的使用寿命具有重要意义。等等的试验和评价，基本上仍沿用对普通混凝土的试验和2高性能混凝土耐久性的评定检测方法。但是，由于低水灰比、以及高效减水剂和矿物掺合料的掺人，高性能混凝土的性能与普通混凝土的性能普通混凝土的抗渗性是评价其耐久性的重要指标，并相比产生了较大的差异，因此，普通混凝土的一些试验和用达西定律测得的渗透系数或抗渗等级表示其抗渗性的大检测方法已不适用于高性能混凝土，更元法将耐久性指标小，因为混凝土的腐蚀是由于外部侵蚀性介质与水逐渐侵融人到混凝土结构设计理论中。因此，目前亟待解决的问入混凝土的内部造成的。但研究发现，有很高抗渗性的高题是，创建一个高性能混凝土耐久性的综合评价指标，该性能混凝土虽然在高水压下渗水高度很小，某些侵蚀性的指标能够将各种环境因素影响效应集于一身，将其作为指离子却能在其中扩散。亦即溶于水的腐蚀性介质在普通混导高性能混凝土结构耐久性设计的统一标准，便可以消除凝土与高性能混凝土中的传输行为是不同的。因高性能混混凝土耐久性参数众多，各参数之问相关性难于把握的客凝土的抗渗性好，所以用侵蚀介质在高性能混凝土中扩散观制约，为实现完全规范化的混凝土结构耐久性设计奠定系数的大小来评价高性能}昆凝土耐久性的高低，进一步评坚实的基础。价高性能混凝土的耐久性是合理的。根据ASTMC1202-1994标准，通过测定混凝土6h总导电量，判断cl一的渗透1影晌混凝土耐久性的因素性，并列出与之相应的混凝土类型，以设计出高性能混凝混凝土较常见的破坏因素有：①冻融循环作用；②钢土见表1。筋锈蚀作用；③碳酸盐化的作用；④淡水融蚀作用；⑤盐表1ASTMC1202-1994标准类侵蚀作用；⑥碱一集料反应；⑦酸碱腐蚀作用；⑧冲击、6h总导电量CL的相应类型的混凝土磨损等机械破坏作用等。如何有效的预防和抵抗这些破坏(库伦)渗透性因素的破坏力，是解决混凝土耐久性问题的关键。随着混>4000高水灰比>0．6的普通凝土2Ooo～4000中rI1等水灰比0．5～0．6的混凝土凝土技术的进步，混凝土制备的可变因素越来越多。各种1Ooo～2Ooo低低水灰比的混凝土矿物细掺料和高性能减水剂作为基本材料组分，更增加了l0o～1000非常低低水灰比掺5—10％硅粉的混凝土t昆凝土耐久性影响因素的复杂性。尽管影响因素很多，但<1OO可忽略不计聚合物混凝土掺10～15％硅粉的混凝土归根结底，这些因素影响着混凝土的两个重要的基本特性，即渗透性和强度。在我国，混凝土的渗透性试验方法采用透水法，包括渗透性能对耐久性的影响程度取决于两个因素：内部三种形式：抗渗标号、渗透系数法及渗水高度法。对于高因素和外部因素。内部因素是指混凝土的材料组成和结构性能混凝土，这三种方法均不适用，因为高性能混凝土基特征；外部因素是指混凝土所处的使用环境。通过提高混本上不透水(抗渗标号常常达到$40以上)，故应该用其它方凝土的抗渗性能来提高混凝土的耐久性，可以从内、外两法来研究和评价高性能混凝土的渗透性。对于HPC，国际上个因素人手。内部因素可以通过合理的配合比设计以及适采用ASTMC1202—1994的直流电量法以及氯离子扩散系数当的制作工艺来实现。外部因素是客观存在的，提高渗透法来检测混凝土的渗透性，并用以评价混凝土的耐久性和使性的关键是在于减少混凝土对侵蚀性介质的易感组份，提用寿命。众所周知，钢筋混凝土中钢筋的锈蚀，其原因是混高混凝土的密实性。凝土的中性化对碱性环境的破坏和氯离子对钢筋钝化膜的高性能混凝土是按耐久性设计的混凝土，具有优异的破坏作用。混凝土中钢筋的锈蚀需要具备以下四个条件： ·26·I』芝材2011年第5期20l1年lO月SichuanBuildingMaterials第37卷总第163期(1)钢筋表面具有电化学不均匀性即区分为电位较负的迁移之前，即离子的扩散并没有达到稳定状态；③所加的阳极区和电位较正的阴极区，它们之间具有电位差。高电压导致溶液的温度升高，从而影响测试结果；④电极(2)在阳极区和阴极区之间，电解质溶液的电阻较小。腐蚀严重；⑤所测结果不能精确定量说明混凝土抗氯离子(3)在阳极区钢表面处于活化状态，钢易进行氧化反应，渗透能力。即铁离子化为Fe同时放出自由电子e。(2)渗透系数法。①Tang．Luping，K．Stanish等基于(4)在阴极区，钢表面的电解质具有足够的氧化剂(通Nemst—Plank方程首先从理论建立了浓度、通量、渗透深常是水和氧气)，它们可以与来自阳极区的自由电子反应生度、渗透系数之间的关系，进而进行了试验验证。其中。成OH一离子，即氧的还原反应。TangLuping的试验方法已经被欧盟广泛接受，并推荐为欧上述第一个和第二个条件总是存在的。一般情况下，盟规范。但该方法并未从根本上解决氯离子渗透试验中存上述第四个条件也是存在的。钢筋是否锈蚀，关键是看上在的问题；②电阻技术是近年来发展起来的、用来评价氯述第三个条件是否具备。试验证明，钢筋在高碱环境中，离子在混凝土中渗透能力的另外一种方法。电阻是物质对不腐蚀的根本原因是阳极钝化。要维持混凝土的高碱性与电的抵抗力，电导率与电阻率相反。饱和多孔材料的电导钢筋的钝化状态，必须使混凝土具有较高的抵抗气体(二氧率主要由孔液的电导率确定。化碳和氧气等)、离子(氯离子等)渗透的能力，特别是抵电阻值的测试方法有两种，包括用直流电和交流电测抗氯离子渗透的能力，因为即使混凝土没有钝化，只要钢试。测试混凝土电阻所用的电压通常为10V或更低，且测筋表面的氯离子达到一定的浓度，钢筋也会脱钝，从而导试时问很短，这样可以避免混凝土被加热，这种测试方法致锈蚀。由于混凝土抵抗氯离子渗透的能力与混凝土配合的主要困难是确定孔液的电导率。提取孔液的方法有两种：比、原材料施工质量密切相关，能够比较全面反应混凝土一种是孔溶液榨取法；另外一种是用已知电导率的溶液将的抗渗性，因此，可以考虑用混凝土的抗氯离子渗透性能待测混凝土预饱和。后者是常用的方法。国内在这方面作来评价混凝土的渗透性。通常用于反应混凝土抗氯离子渗了相关研究。透性能的指标是氯离子扩散系数和电量。而氯离子扩散系以上渗透模型的缺陷是均假定渗透系数为常数；忽略数又可以用来预测钢筋?昆凝土开始脱钝的时间，即钢筋混了水分传输对化合物传输的影响；特别是测量周期较长时凝土基本的耐久性和最短使用时问。渗透系数作为时问的函数出现，测量浓度过程中不能得到笔者经过调查和研究表明，绝大多数高性能混凝土结渗透系数随时间变化的对应值。因此，用该渗透系数不能构的破坏是由于氯离子侵入到混凝土钢筋表面，并达到一准确地评价高性能混凝土的耐久性。然而，这些模型对于定临界浓度时引起的钢筋锈蚀所致，钢筋锈蚀使其与混凝实际应用还是很有用的，因为可以计算得到渗透系数的相土的粘结力下降，同时产生的膨胀使保护层开裂破坏，最对值，可以用来比较不同混凝土和不同环境中混凝土的渗终导致整个结构的破坏。由此可见，抗氯离子渗透性是评透性。价高性能混凝土耐久性的一种有效的方法和指标。目前首要解决的问题是：根据某一地区、某种实际应用目前关于高性能混凝土抗氯离子渗透性测定方法主要情况，结合多种因素的耦合作用，分别开展自然环境下混凝有两类：自然渗透法和加速渗透法。土的长期氯离子渗透试验和试验室内加速氯离子渗透试验。自然渗透法。自然渗透法是先将混凝土长时问浸泡于研究各种环境参数作用和加强因素的综合效应，将获得的试含氯盐的水中，再通过切片或钻取芯样，用化学分析的方验数据进行科学分析，建立氯离子自然渗透与加速渗透的分法得到氯离子浓度与渗透距离的关系，然后利用Fick第二析模型，从而实现准确预测混凝土结构的使用寿命。定律计算出氯离子渗透系数。这种方法是确定离子在混凝土中渗透系数的最常用的方法，比较接近实际情况，但费3结语时费力。渗透性决定混凝土材料的耐久性，抗氯离子渗透是评加速渗透法。加速渗透法是先通过施加电场来加速氯离价高性能混凝土耐久性的一种有效的方法和指标。但必须子在混凝土中的迁移，缩短氯离子达到稳态传输过程的时间。在多种影响因素耦合作用情况下，对混凝土抵抗氯离子渗(1)电量法。电(直流电)加速氯离子扩散试验方法最透作用的机理及影响程度作大量、长期和系统的科学研究。初由Whiting于1981发明，最早是快速氯离子渗透试验方最终为“抗氯离子渗透性作为评价高性能混凝土耐久性的综法(RCPT)。该装置的设计原理是溶液中的离子在电场的合指标”这一耐久性设计理念奠定基础。[ID：6913]加速下能够快速渗透。该装置中所用的电压为60V。由于这种试验方法持续时间短，在试验室内具有重复使用性，参考文献该试验方法被美国试验与材料协会ASTM选定为标准试验[1]金伟良，赵羽习．混凝土结构耐久性研究的回顾与展望[J]．浙方法。江大学学撤(工学版)，2002，36(4)．AASHTO1277(ASTMC1202)试验的具体方法：50mm[2]H．索默，冯乃谦，丁建彤，等．译．高性能混凝土的耐久性[M]．厚，100mm直径的水饱和混凝土试件，两端水槽所用溶液北京：科学出版社，1998．分别为3．0％NaCI和0．3MNaOH，在60V的外加电场下持[3]赵铁军．高性能混凝土的渗透性研究[D]．北京：清华大学，续通电6h，以该时间内通过t昆凝土电量的高低来判断混凝1997．土的抗氯离子渗透能力。尽管该试验方法被选定为标准试[4]冷发光，冯乃谦．高性能混凝土渗透性和耐久性及评价方法研验方法。但是，这种测试氯离子渗透的技术仍存在以下几究[J]．低温建筑技术，2000，22(4)．点争论：①通过试件的电量与孑L液中所有的离子相关，而[5]巴恒静，等．评价高性能混凝土耐久性综合指标[J]．混凝土，2006，(3)．并不只是氯离子；②所作的测试工作完成于离子达到稳定'