海水作用下的混凝土渗透性研究

彭鹏飞，秦宪明，鄢礼传

（厦门市宏业工程建设技术有限公司，厦门 361000）

氯离子引起的钢筋锈蚀是导致海工结构混凝土开裂破坏的最主要原因，因此海工混凝土的氯离子渗透性测试是评价海工混凝土耐久性的重要方法，其中的主要指标是氯离子扩散系数和电通量。近年来，随着混凝土的氯离子扩散系数和电通量测试引入到我国国家标准中，相关的测试方法及影响因素研究逐渐增多，但普遍的感觉是氯离子扩散系数和电通量相关性较差，想用他们来验证混凝土的耐久性较难。文章通过分析电压作用下氯离子渗透方向，找出了一些扩散系数和电通量的测试和评价方法。

1 试验原材料与方法

1.1 试验原材料与混凝土配比

水泥：龙麟P.O 42.5，龙岩水泥厂生产；砂：细河砂，细度模数2.1；碎石：5～25mm；减水剂：禾泰HT－120萘系减水剂，减水率25%；水：自来水。

采用大型建筑工程最常见的C30配比进行试验，配比见表1。

表1 混凝土配比表

1.2 试验方法

试块标准养护28d后，成型面朝上，3块一组堆放入海水池中（如图1，每周更换1次海水），至相应龄期后取出，沿侧面取芯，切割为2个Φ100mm×50mm的试块待测，做好标记，分为正反两个方向分别进行测试。正方向为使得通电时测试溶液中氯离子沿着海水浸泡时氯离子渗透方向进行移动，反方向为使得通电时测试溶液中氯离子逆向海水浸泡时氯离子渗透方向进行移动。

混凝土氯离子渗透深度：参照国标GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》进行，试件劈开滴几滴0.1mol/L硝酸银溶液，用游标卡尺测变色深度。

混凝土电通量测试方法：参照国标GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》进行。所用仪器为北京耐尔仪器设备有限公司生产的NEL－PEU型混凝土电通量测试仪。

混凝土扩散系数测试方法：RCM法，参照国标GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》进行。所用仪器为北京耐尔仪器设备有限公司生产的RCM－NTB型氯离子扩散系数测试仪。

2 试验过程

2.1 氯离子渗透深度

以标准养护28d试样为基准，放入海水池中至相应龄期后，将其劈裂开，喷洒少许0.1mol/L的硝酸银溶液，5min后测量试块的变色深度。试验结果如图4所示。

由图4可以看出，随着浸泡时间的延长，试样中氯离子渗透深度逐渐增加，但时间与渗透深度关系近似为一条直线，并非预想中成为一条关于横轴的抛物线。原因应该是定期更换海水，使得有足够的外来氯离子补充渗透浓度差。

2.2 强度

各龄期试样强度测试结果如图5所示，随着龄期的增长，试样抗压强度逐渐增加，以28d试样强度值为基准，海水浸泡90d、180d和360d后强度增长分别为8.4%、13.2%和16.4%，较标样试样强度增长稍快。原因可能是海水中富含各种离子，使得海水浸泡试样的密实度较标样稍高。

2.3 扩散系数比较

各龄期试样正反方向测试的扩散系数结果如图6所示。由图6可以看出，试样反方向测试的扩散系数明显小于正方向的，随着海水浸泡时间的延长，反方向测试的扩散系数逐渐减小，而正方向测试的扩散系数逐渐增大，但幅度明显变小。1年期试样正方向测试后氯离子已基本贯穿，而反方向测试后试样形成两条银白色深度，即中间无氯离子浓度，见图2、图3。正方向扩散系数逐渐增大是因为待测试样原有氯离子深度逐渐增大，而反方向逐渐减小是因为试样随龄期增长密实度提高，氯离子扩散变慢。由此可见，试样反方向扩散系数值与其密实度相关，而正方向测试的扩散系数值能反映钢筋混凝土的耐久性。

2.4 电通量比较

各龄期试样正反方向测试的扩散系数结果如图7所示。由图7可以看出，随龄期的增长，各试样的电通量明显减小，反方向测试的电通量稍小于正方向测试的电通量值。正反两个方向测试的电通量差别明显小于扩散系数结果，表明混凝土电通量仅与混凝土的密实度相关。

3 结果与讨论

a.随着龄期的增长，海工混凝土内氯离子渗透深度近似成直线增加。

b.混凝土扩散系数和电通量试验结果表明：混凝土强度越高，密实度越高，抗渗透性越好，其扩散系数和电通量值越低。扩散系数测试值主要由劈开试块的氯离子扩散深度决定，试样内原有氯离子对结果影响较大，测试混凝土扩散系数时，如果不注意其中氯离子渗透深度方向，随意加载在仪器上进行测试，易造成数据离散，无规律，无法反映其耐久性；而电通量测试的是氯离子等在混凝土中的迁移而产生的电量大小，测试结果能反映混凝土的密实度，与其中氯离子含量及分布关系不大［6］。故逆向混凝土原有氯离子渗透方向测试的扩散系数值与其密实度相关，而沿着混凝土原有氯离子渗透方向测试的扩散系数值与其密实度相关不大，但能反映钢筋混凝土的耐久性情况。混凝土的电通量值反映其密实度情况。

［1］ 张 誉.混凝土结构耐久性概论［M］.上海：上海科学技术出版社，2003.

［2］ 郝占龙.海工混凝土腐蚀机理分析及解决方案［J］.商土，2009（6）：62－64.

［3］ Zhang Tiewei，Odd E.Diffusion Behavior of Chloride Ions in Concrete［J］.Cement and Concrete Research，1996，26（6）：907－917.

［4］ 刘建忠，孙 伟.弯曲荷载与盐溶液复合作用下混凝土冻融损伤［J］.东南大学学报：自然科学版，2006，36：243－247.

［5］ 余红发，孙 伟.普通混凝土在盐湖环境中的抗卤水冻蚀性与破坏机理研究［J］.硅酸盐学报，2003，31（8）：763－769.

［6］ 秦宪明，彭鹏飞.阻锈剂对混凝土耐久性的影响研究［J］.混凝土，2012（2）：75－80.

［7］ 彭鹏飞，秦宪明，鄢礼传.利用热雨试验箱研究混凝土的耐久性［J］.建材世界，2011，32（5）：15－18.