氯盐环境下混凝土氯离子扩散系数与混凝土配合比的关系解读

科技致富向导2009.7

一、引言

混凝土是当今典型的大宗建筑工程材料。氯离子侵入混凝土内部引起钢筋锈蚀，对钢筋混凝土耐久性造成极大的破坏。修复的花费已成为一个严重的经济问题。对混凝土来讲，氯离子的来源主要有：含有氯盐的混凝土外加剂、含有氯盐的拌合水、海砂、化冰盐、工业盐和分布广泛的盐渍土、盐湖以及辽阔的海洋环境。氯离子侵入混凝土快慢的指标之一就是氯离子扩散系数。由于氯离子对钢筋混凝土的侵蚀是一个复杂的物理—化学过程，混凝土氯离子扩散系数必然随环境条件、材料组分、龄期等众多因素的变化而变化，同时也受混凝土中水泥的种类和掺量、活性掺和料的类型及掺量、混凝土的水胶比、混凝土试件的制作方法、养护的温度以及试验操作人员的业务水平和素质的影响。这里我们通过不同混凝土配合比氯离子扩散系数的试验数据，分析探讨混凝土氯离子扩散系数与混凝土配合比之间的关系。

二、试验方法

我们试验测定氯离子扩散系数的方法是RCM 法。其原理是：跨过试件的轴向施加30V 的外部电势，迫使负极的氯离子向试样中迁移，经一定时间（9—96h ）

后将试样沿轴向劈开，在劈开面上喷显色剂AgNO 3，测量显色深度代入下面公式计算氯离子扩散系数，

Rcm =2.872×10-6×Th （Xd -α）其中，三、试验所用原材料及试验数据：

1．试验所用原材料

试验所用的原材料主要有：山铝P.I52.5水泥；莱西大沽河河砂；沂水5～

20mm 碎石；华伟银凯聚羧酸高效减水剂（掺量0.8％，减水率31％）。青岛S75级矿渣粉，潍坊一级粉煤灰、青岛地区的饮用水。

2．试验数据

利用上述原材料，进行不同水胶比的混凝土的试配，选择状态最佳的混凝土拌合物成型混凝土试件，进行混凝土氯离子扩散系数的试验得到试验数据如下：

四、数据分析1．定性分析图形

由上表数据我们可以得到以下图象：

1）掺合料数量相同时，混凝土氯离子扩散系数与混凝土水胶比的关系（图1）

2）混凝土水胶比相同时，混凝土氯离子扩散系数与掺合料用量的

关系（图2）

图1图2

3）混凝土水胶比相同时，混凝土氯离子扩散系数与掺合料粉煤灰用量的关系（图3）

图3图4

4）混凝土水胶比相同时，混凝土氯离子扩散系数与掺合料矿粉用量的关系（图4）

2．氯离子扩散系数与混凝土配合比之间的数学关系式

由上表数据我们依据多元线性回归理论，对试验数据进行多元回归，最后得到氯离子扩散系数与混凝土配合比之间的数学关系式（具体计算步骤略）：

Drcm=[2.97+10.14W/B-3.24×10-3C-0.1368F%-0.0605K%+0.238W/B ×F%]2

（×10-12m 2/s）;

全相关系数R=0.9487651五、结论

综上所述，我们得到以下结论：对于28d 龄期的混凝土而言：

1．纯水泥混凝土的氯离子扩散系数仅与水灰比有关，且随水灰比的增大而增大。

2．高性能混凝土，掺合料的掺量是影响氯离子扩散系数的重要因素。相同掺量的前提下，W/B小的混凝土氯离子扩散系数小，其耐久性好。

3．混凝土水胶比相同时，混凝土氯离子扩散系数与掺合料粉煤灰、矿粉用量的关系有三种情况：

1）W/B小于0.32时，混凝土氯离子扩散系数随掺合料粉煤灰用量的增大而减小，随掺合料矿粉用量的增大而增大。

2）W/B大于0.32时，混凝土氯离子扩散系数随掺合料粉煤灰用量的增大而增大，随掺合料矿粉用量的增大而减小。

3）W/B等于0.32时，混凝土氯离子扩散系数随掺合料粉煤灰、矿粉用量的增大、减小。基本保持不变化。

4．数学模型Drcm =[2.97+10.14W/B-3.24×10-3C -0.1368F%-

0.0605K%+0.238W/B×F%]2（×10-12m2/s）是由试验数据推导出来的，受试验条件、原材料品质、操作人员业务素质的限制，仅具有参考意义，不具有普适性。

六、关于试验方法的一点看法

本实验所采用方法的前提条件是：稀的电解质溶液，且被研究的离子浓度是恒定不变的。但混凝土试件饱水后通电时间较长，会使孔溶液浓度发生变化；另外，对渗透高度的测量也会因人而异，出现误差，对试验结果会有一定的影响。

本实验方法中所用氯离子溶液是5%的NaCl 溶液，氯离子浓度是

氯盐环境下混凝土氯离子扩散系数

与混凝土配合比的关系

李凤华

彭新颜

（山东铁正工程试验检测中心山东济南250014）

摘要：混凝土氯离子扩散系数是氯盐环境中混凝土耐久性的重要指标之一。本篇文章作者以不同水胶比、不同掺合料掺量的混凝土氯离子扩散系数的试验数据为基础，分析探讨混凝土氯离子扩散系数与混凝土配合比之间的关系。

关键词：氯盐环境；氯离子扩散系数；配合比

????1038.

3科教论坛

·９８·

科技致富向导2009.7

恒定不变的；而实际环境中的氯离子浓度并不是一成不变的，也不一定是5%。在恒定浓度下测定的试验数据究竟与实际工程情况有多大差别，还有待研究。

本试验仅对28d 龄期的混凝土氯离子扩散系数进行了探讨，而对其他龄期的混凝土氯离子扩散系数与配合比之间的关系还有待研究。

七、结束语

氯离子扩散系数是氯盐环境下，高性能混凝土耐久性的一个重要指标。混凝土又是一个复杂的多相体系，受组成材料、组分掺量、养护制度、试验条件、操作人员业务素质的限制，研究起来相当复杂。探讨氯盐

环境下的混凝土氯离子扩散系数与混凝土配合比之间的关系，目的在于积累经验数据，为氯盐环境下耐久性混凝土配合比的设计、施工控制提供理论保证。

受工作经验、业务水平的限制，文中观点难免有不当之处，敬请批评指正。

参考文献

[1]《混凝土结构耐久性与施工指南》CCES01-2004[2]《高性能混凝土》吴中伟、廉慧珍铁道出版社