混凝土渗透性测定方法比较与选择

随着低水灰比 、高强度的高性能混凝土的问世 , 国内外学者们研究出应用电学 、电化学技术快速评 价混凝土抗渗性的方法 。其中 ,最具代表性的当属 直流 电 量 法 , 该 法 已 作 为 AASHTO 277 和 ASTM C 1202推荐的测量混凝土渗透性的方法[5 ,6] 。然而 , 上述方法存在以下缺点 :通电过程中溶液产生温升 , 加速了氯离子的扩散 ,致使实测电量偏大 ,这种干扰 作用在大水灰比 、高渗透性试件的试验中表现得尤 为明显 。另外 ,铜网在通电和有电解质溶液 (NaCl 、 NaOH) 存在的情况下有一定的锈蚀 ,从而影响了铜 网的导电 。
COMPARISON AND SEL ECTION OF METHODS FOR MEASURING THE PERMEABIL ITY OF CONCRETE
Su Anshuang Ba Hengjing Ye Jinrui Deng Hongwei (Department of Civil Engineering , Harbin Institute of Technology Harbin 150006)
85) 所规定的模具成型 ,顶面直径 175mm ,底面直径
185mm ,高度为 150mm ,每组 9 个 。1d 后拆模 ,在温
度为 20 ℃、相对湿度为 90 %条件下标准养护 2d ,然
后在 20 ℃、相对湿度 60 %条件下薄膜覆盖养护 28d 。
约束状态下混凝土大板应用板式混凝土早期收缩开
本文采用了渗透深度法 、改进的直流电量法及 CH2 Cl2 浸泡法测试混凝土试件的渗透性 。考虑到 计算 Kp 时由于引入了孔隙率的估计值导致误差产 生 ,故试验中直接应用渗透深度的平均值作为衡量
3 国家自然科学基金资助项目 (批准号 :50078019) 。 第一作者 :苏安双 男 1980 年 1 月出生 博士研究生 E - mail :sunwindy2001 @163. com 收稿日期 :2006 - 05 - 09
有机溶剂浸泡法测定混凝土的渗透性是一种较 为新颖的方法 ,哈尔滨工业大学在此方面研究起步 较早 ,且已形成较为成熟的理论体系 、完善的试验操 作规程和评定方法[7] 。
1 试 验 111 原材料
根据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方 法》( GBJ 82 - 85) 要求 ,选择哈尔滨水泥厂生产的强 度等级为 4215 的普通硅酸盐水泥 。细集料选用级
水压力试验法可分为稳定流动法 、渗透深度法 和抗渗标号法 。稳定流动法仅适用于研究具有较高 渗透性的混凝土 ,且根据 Darcy 定律计算渗透系数 过程中 ,测量一般存在相当大的试验误差 。渗透深 度法测量压力液体穿透混凝土的深度 ,通常采用一 次加压法 ,恒压 24h 后劈开试件 ,测试平均渗水高 度 ,并以此计算渗透系数 Kp 。计算 Kp 时由于孔隙 率常采用估算值而引入误差 。我国试验方法标准中 采用抗渗标号法[4] ,该方法的特点是简单 ,但此法对 低渗透性的混凝土不适用 ,且试验周期较长 ,效率很 低。
200
0142
0136
180
0142
0136
190
0142
0135
200
0142
0136
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180
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0136
185
0135
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180
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0136
190
值作为该组混凝土的渗透深度值 。 115 圆台试件 Cl - 渗透试验及 CH2 Cl2 浸泡试验
对每组混凝土剩余的 3 个圆台试件进行取芯操 作 ,加工成 6 个直径 100mm、高 50mm 的圆柱形试 件 。将其中的 3 个用改进的直流电量法测定 6h 内 通过试件的总电量 ,根据测量到的导电量可以换算 出混凝土的 Cl - 扩散系数以判断混凝土渗透性[8] 。 将其余 3 个试件在 105 ℃条件下烘干至恒重 ,测定 质量后放入 CH2 Cl2 溶剂中浸泡 72h ,取出后在密封 条件 下 迅 速 测 定 其 质 量 , 通 过 计 算 得 到 试 件 的 CH2 Cl2 浸泡法渗透性评价参数[9] 。 116 约束大板试件 Cl - 渗透试验及 CH2 Cl2 浸泡试验
高性能混凝土首先要求保证混凝土的耐久性 , 混凝土的渗透性与其耐久性关系重大[1] ,开展混凝 土渗透性的研究 ,无疑是其耐久性研究中不可缺少 的组成部分 ,对混凝土耐久性的评价与高耐久性混 凝土的设计亦具有重要的现实意义[2] 。
混凝土抗渗性能的试验方法包括水压力试验 法 、抗氯化物渗透试验法及气体渗透性试验法等 。 气体渗透法比较适合在现场测试 ,但在我国应用相 对较少 ,实验室测试以前两种为主[3] 。
裂试 验 架 成 型 , 大 板 尺 寸 为 600mm ×600mm × 630mm。在温度为 20 ℃、相对湿度 90 %条件下标准 养护 2d ,然后在 20 ℃、相对湿度 60 %条件下薄膜覆 盖养护至 28d 。 114 渗透深度试验
从每组圆台试件中取出 6 个 ,210MPa 水压下恒 压 24h ,劈开后在断面取点 , 测定各点处的渗透深 度 ,并计算平均值 。最后取 6 个试件渗透深度平均
2 结果与讨论 211 渗透深度法评价混凝土渗透性结果与讨论
由图 1 可知 ,C30 混凝土各组圆台试件的渗透 深度与混凝土的抗压强度有较好的相关性 ,抗压强 度越高的混凝土渗透深度越小 ,反之抗压强度越低 的混凝土渗透深度越大 。渗透深度与 28d 抗压强度 总体上满足线性关系 ,相关系数 R2 为01794 1 。
(g·cm - 3)
MPa
μm
模量ΠGPa
019
360
50
316
长度Π 拉伸极限Π
mm
%
19
15
112 配合比设计 根据试验研究需要 ,结合大量实际工程混凝土
配比实况 ,设计 C60 、C50 及 C30 三种强度等级混凝 土 ,分别采用 0133 、0142 及 0147 三种水胶比 ,具体配 合比见表 2 。
对每组混凝土的约束大板试件在中心位置进行 取芯操作 ,加工成 6 个直径 100mm、高 50mm 的圆柱 形试件 。将其中的 3 个用改进的直流电量法测定
58
工业建筑 2006 年第 36 卷第 9 期
6h 内通过试件的总电量 ,根据测量到的导电量可以 换算出混凝土的 Cl - 扩散系数以判断混凝土渗透 性 。将其余 3 个试件于 105 ℃条件下烘干至恒重 , 测定质量后放入 CH2 Cl2 溶剂中浸泡 72h ,取出后在 密封条件下迅速测定其质量 ,通过计算得出试件的 CH2 Cl2 浸泡法渗透性评价参数 。
硅粉
17 24 26 -
超塑化剂
2155 2104 2155 2104 4180 3184 4180 3184 3190 3190 3190 3190
纤维
0191 0191 0191 -
配合比参数
WΠB
砂率 坍落度Πmm
0147
0138
200
0147
0138
180
0147
0137
200
0147
0138
480
202
649
1 108
-
B3
384
202
650
1 110
96
C60 C
520
182
615
1 000
-
C1
416
182
650
1 110
78
C2
520
182
649
1 108
-
C3
412
182
650
1 110
104
113 渗透性试验试件准备
每组配合比混凝土成型 1 组圆台试件、6 块约束
状态下混凝土大板。圆台试件用“标准”( GBJ 82 -
混凝土渗透性测定方法比较与选择 3
苏安双 巴恒静 叶金蕊 邓宏卫
(哈尔滨工业大学 土木工程学院 哈尔滨 150006)
摘 要 : 应用透水法 、改进快速 Cl - 渗透法及 CH2 Cl2 浸泡法测定了不同强度等级 、不同配合比混凝土试 件的渗透性 。试验结果表明 ,透水法未考虑实际工程中混凝土所受的约束作用 ,其适用性对强度等级的依赖 性很强 ;而改进快速 Cl - 渗透法和 CH2 Cl2 浸泡法避免了上述缺点 ,且二者得到的混凝土渗透性结果具有较好 的相关性 。 关键词 : 混凝土 渗透性 透水法 Cl - 渗透法 CH2 Cl2 浸泡法
表 2 混凝土配合比
编号
水泥
水
材料用量Π(kg·m - 3)
砂
碎石 粉煤灰
C30 A
340
160
720
1 160
-
A1
272
160
720
1 160
51
A2
340
160
719
1 158
-
A3
272
160
720
1 160
68
C50 B
480
202
650
1 110
-
B1
384
202
650
1 110
72
B2
Abstract : Water penetration test , improved rapid chloride ion penetration test and dichloromethane immersion test were used to measure the permeability of concrete specimens with different strength grades and mixing proportions. The results indicated that restrained effects on the concrete structures in field engineering were not considered in the water penetration test , whose application was strongly dependent upon the strength grade of concrete. The defects mentioned above were avoided in improved rapid chloride ion penetration test and dichloromethane immersion test. Good correlation between the results of improved rapid chloride ion penetration test and dichloromethane immersion test was presented. Keywords : concrete permeability water penetration test chloride ion penetration test dichloromethane immersion test
C60 混凝土各组试件渗透性由大到小的顺序分别为 B2 > B3 > B > B1 和 C2 > C > C3 > C1 。CH2 Cl2 浸泡法 试验结果表明 (图 4) ,C30 、C50 及 C60 混凝土各组试 件渗透性由大到小的顺序分别为 A3 > A2 > A > A1 、 B2 > B3 > B > B1 和 C2 > C > C3 > C1 。由此可见 ,应用 改进直流电量法与 CH2 Cl2 浸泡法评价混凝土渗透 性 ,所得的渗透性规律基本集料选用辉绿岩碎石 , d = 5～20mm ,连续级配 。粉煤灰采用哈尔滨市第三发 电厂 Ⅰ级磨细粉煤灰 。硅灰选用挪威埃肯公司生产 的硅灰 ,其平均粒径为 011μm。聚丙烯纤维性能指 标如表 1 所示 。
表 1 纤维的物理性能指标
密度Π 抗拉强度Π 纤维直径Π 抗拉弹性
图 3 C30 、C50 及 C60 混凝土各组试件 Cl - 扩散系数
y = - 013161 x + 16174 R2 = 01794 1 图 1 C30 混凝土渗透深度与 28d 抗压强度相关性
Industrial Construction Vol136 ,No19 ,2006
工业建筑 2006 年第 36 卷第 9 期 57
渗透性的指标 。这种处理方法简单 、直观 ,避免引入 误差 。
为解决直流电量法在测试混凝土渗透性时出现 的问题 ,本文对传统的直流电量法进行改进 。增大 了盛装 NaOH 和 NaCl 溶液的空腔体积 ,缓解了由于 通电导致的温升现象 ,保证了测试结果的准确性 。