高性能混凝土的抗渗性能分析

高性能混凝土的抗渗性能分析
【摘要】核废料安全处置是目前国际上研究的热点和焦点问题。

着重介绍了高性能混凝土抗渗试验的测试方法，得出了相关数据，分析比较了聚丙烯纤维、钢纤维、粉煤灰对于混凝土抗渗性能的影响。

对提高高性能混凝土中高温后的耐久性，分析混凝土构件中高温后的抗渗性能，以及研制储存容器均具有十分重要的意义。

【关键词】高性能混凝土抗渗性能钢纤维
Anti-permeability of High Performance Concrete
LV Zheng-quan，Wang Baiyan
( Dalian billion of American Real Estate Development Company Limited，Shenyang Lu Xin Traffic Engineering Limited )
Abstract: Nuclear waste disposal is the focus of international investigations now. Mainly describe the method for Anti-permeability analysis of High Performance Concrete，derive correlation data, analyze comparison the influence of mekralon、steel fibre and pulverized fuel ash of concrete’s Anti-permeability. So improving the durability of concrete,analyzing the Anti-permeability in concrete member subjected to medium high-temperature is very significative for developing storage container.
Key words: HPC;Anti-permeability; steel fibre
核废料安全处置是目前国际上研究的热点和焦点。

自前苏联于1954年建成第一座核电厂以来，至今全世界已有核电厂400多座，核废料排放量与日俱增。

目前全世界产生的核废料已达2×105 t之多，预计到2030年，全球的核废料总数将达到5×105 t。

核废料贮存的长期安全性及其对地质环境、人类健康和生物圈的长期影响已成为人们十分关注和担忧的问题[1]。

由于在很长的时间内不可避免地要承受使用荷载，而且受到地下水、岩层、地震等环境荷载的作用。

核废料贮存容器的可靠性将直接影响人民的生命财产安全；加之在设计、施工和使用中存在大量的不确定性等种种因素；因而必须对其进行可靠度分析，以使结构在预定时间内完成各项功能。

本文着重研究了用于制作核废料贮存容器的高性能混凝土的抗渗性能。

混凝土的渗透性与耐久性之间有着密切的联系，因此通常认为渗透性是评价混凝土耐久性的最重要指标。

正如有些专家评论的那样：渗透性低的混凝土，其耐久性一般来说是比较好的；为了得到耐久的混凝土，必须相应地提高其抗渗性[2]。

渗透是指液体或气体在压力作用下的运动；扩散是指气体或液体中的粒子由
于存在浓度差进行的运动；混凝土的渗透性和抗渗性，是从两个方面说明同一个问题，当混凝土的渗透性高时则其抗渗性低，当混凝土的渗透性低时则其抗渗性高；反之亦然。

1测试方法及数据
依据试验原理的不同，渗透性试验可大致分为三类：渗透系数法、离子扩散系数法和电参数法[2]。

水渗透方法能够较真实地反映混凝土的抗渗性能，建议研究应采用压力作为手段测试混凝土的渗透性能[3]。

鉴于国标方法GBJ82—85虽然其结果较好地反应出混凝土内孔结构及渗透液与混凝土水化产物吸附对渗透的影响，但操作繁重复杂，不易测试高性能混凝土，故抗渗试验参照《水工混凝土试验规程》[4]相对抗渗性试验进行。

抗渗试验采用ZKS系列微机控制高精度混凝土抗渗仪，见图1
图1混凝土抗渗试验设备图
制作上底直径175 mm，下底直径185 mm，高为150 mm的圆台试件，按照设计的配合比称好各种材料的质量，以石子、纤维、砂、水泥、减水剂的顺序依次倒入搅拌机，干拌均匀后，再将水徐徐加入；待水全部加入后，继续搅拌2～3 min，将搅拌好的拌合物装入试模插捣后，放在振动台上振动2～3 min；在试件表面覆盖塑料袋以防止水分蒸发；24 h后拆模，放入养护室按照GBJ81—85养护成型。

试验时将试件压入试压钢套，并将试压钢套安放到试压台上的钢套底模上，中间有密封圈密封，形成一个对试件进行抗渗试验的压力腔。

表1正交试验混凝土配合比
（a）试件压入中（b）抗渗期间
（c）试件劈裂（d）劈裂后的试件
图2试验概况照片
根据《低、中水平放射性固体废物混凝土容器》EJ914—94要求，抗渗试件所承受的水压力直接加到2.0 MPa，恒压24 h，然后降压，从试模中取出试件。

在试件两端面直径处，于平行方向各放一根Φ6 mm钢垫条，用压力机将试件劈
开。

将劈开面的底边10等分，在各等分点处量出渗水高度。

根据渗水高度的平均值计算得到混凝土的抗渗高度。

抗渗试验概况见图2，试验数据见表2和表3
表2混凝土抗渗高度
A—剪切螺纹型钢纤维，kg/m3；B—超短超细高强型钢纤维，kg/m3；C—聚丙烯纤维，kg/m3；D—Ⅰ级粉煤灰，%。

2方差分析
利用SPSS13.0得到的受热前后混凝土抗渗高度的方差分析数据如表4
表4混凝土抗渗高度方差分析
通过F值的比较得出因素对混凝土受热前后抗渗强度的影响，由大至小的排列顺序和极差分析一致。

对于给定的显著水平α=5%，查得F0.05（1，3）=10.13，有：
（1）F值表明只有聚丙烯纤维对混凝土受热前抗渗高度的影响作用显著，且Sig.值小于0.01，因而其影响作用高度显著。

（2）F值和Sig.值表明，各因素对混凝土受热后抗渗高度的影响都不够显著。

从试验数据可看出，混凝土在受热后，抗渗高度普遍有所下降，其中下降最多是受热前抗渗性能最好SP-7，保持率仅53.8%；而受热前抗渗性能最差的SP-2在受热后抗渗性能损失最小，保持率最高，为88.2%；受热前抗渗性能较好的SP-8在受热后是抗渗性能最好的试件。

Maalej M[5]把钢纤维混凝土试件与普通混凝土试件底部浸泡在含量为3%的NaCl溶液中，然后加湿烘干循环83 d，发现钢纤维混凝土的氯离子含量比普通混凝土低。

加入增强纤维会使混凝土试件在裂纹宽度相同的情况下，渗流量减少；在没有渗流发生的情况下，增大了临界裂纹宽度。

这些都表明钢纤维的掺入会提高混凝土的抗渗性。

聚丙烯纤维能够减少混凝土的早期塑性收缩裂纹并能阻止它们的发展，把增
强混凝土抗渗性能的聚丙烯纤维的掺量定量化，认为聚丙烯纤维掺量为0～0.9kg/m3，尤其是0.9kg/m3的混凝土能够有效抵御外界氯离子的侵蚀、保护钢筋、防止锈蚀，具有优越的长期性能和耐久性能[6]。