冻融循环后混凝土抗氯离子渗透性能试验研究

2012-01-21叶其业杜乃红米胜东

中国港湾建设 2012年5期

关键词：劣化冻融循环冻融

叶其业，杜乃红，米胜东

（1.天津市塘沽区滨海建筑工程质量检测中心有限公司，天津 300456；2.中交天津港湾工程研究院有限公司，天津 300222）

所谓的“南锈北冻”是导致港口钢筋混凝土结构破坏的主要原因。然而，根据混凝土结构耐久性综合调查结果，在北方，不仅存在冻害也同样存在严重的钢筋锈蚀；在南方如江浙一带，存在着钢筋锈蚀的同时也存在冻害[1]。

当混凝土结构遭受冻融时，将会在混凝土中产生破坏，如裂缝裂纹等，这就为氯离子的渗透提供了通道，加速和加深了氯离子在混凝土内部的渗透，从而加快钢筋的锈蚀及结构的破坏。

本文通过室内试验，研究了经过冻融循环后的混凝土的抗氯离子渗透性能。

1 研究方案

1.1 研究思路

研究混凝土抗氯离子渗透性能的指标主要有氯离子渗透系数法（RCM）和电通量法[2]。而根据有关研究资料表明，混凝土电通量与检测电通量时的初始电流存在良好的线性关系，可以采用初始电流计算电通量[3]。那么，冻融循环后的混凝土电通量的测定，就能如冻融试验测定动弹模量一样，即到达某一冻融循环后，测定完试件的初始电流，就可以进行下一次的冻融试验。如此，不仅能减少试件的数量，更能保证试验数据的可比性和准确性。

1.2 试验方案

本试验方案分为两部分，一是为了研究冻融循环对混凝土电通量的影响，采用的试件是施工过程中混凝土质量检测用的试件；另一个是为了研究冻融循环后混凝土强度（动弹模量）与混凝土电通量的关系，采用的是试验室内设计和拌制的混凝土试件。

具体的试验过程是：

1）将混凝土试件按《混凝土耐久性试验方法》中电通量试验方法的要求进行取芯，加工成规范要求尺寸的试件，并编号；

2）将已编号的试件按顺序依次放入冻融试验用的试桶中，并在试件与试件之间用5～10 mm厚十字架型铁片间隔开；

3）按冻融循环试验方法进行冻融试验，当达到规定冻融次数后，取出，按电通量试验方法进行安装，测试混凝土试件的初始电流；

4）测完初始电流后，即拆卸试件，进行下一阶段的冻融试验。

2 试验结果及分析

2.1 试验结果

室内设计的配比及冻融试验结果见表1和表2。冻融循环后测得的初始电流见表3。

表1 室内设计的混凝土配比

表2 室内设计的混凝土冻融试验结果

表3 冻融循环后测得的初始电流mA

2.2 数据分析

2.2.1 冻融循环后的初始电流变化情况

冻融循环后的初始电流变化情况如图1，图中共18个试件。

从图1可看出，经冻融循环后，所有试件的初始电流都不同程度地加大，说明了冻融劣化了混凝土的抗氯离子渗透性能；同时，劣化都呈线性趋势，但是不同组的混凝土劣化程度不一样，说明与混凝土本身性质存在较大关系。将图中18组数据进行线性回归，并令截距为1，可以得出如表4的斜率和相关系数。可见，混凝土冻融循环的劣化程度，可以用其斜率表示。

表4 混凝土试件冻融循环后初始电流线性回归结果

2.2.2 冻融循环后的强度（动弹模量）、初始电流情况

图2是混凝土配比P1～P3的冻融循环后的强度（动弹模量）、初始电流的变化情况。两者的劣化基本都呈现出线性关系，同时，试件的抗氯离子渗透性能（初始电流）的劣化程度明显大于强度（动弹模量）。

图3是各个配比的动弹模量和初始电流的关系。图4是3个配比试件的动弹模量和初始电流的关系。从两图中都可以看出，冻融后的初始电流和动弹模量两者存在一定的线性关系。

2.2.3 混凝土冻融循环损伤后的愈合

从表3中，可以明显地看出，混凝土试件在冻融循环200次后，再放入水中养护28 d，再次测得的初始电流明显比冻融循环200次后立即检测得到的初始电流偏小。由于该批试件冻融试验时采用的溶液是淡水，因此不可能是冻融试验的溶液得到稀释而造成的。说明混凝土冻融循环损伤后，在一定的养护条件下，是有一定的愈合能力的[4-6]。

以表4中的斜率作为混凝土试件经受冻融循环后的劣化系数，以冻融循环200次后水中养护28 d的初始电流对应于冻融200次后直接检测的初始电流的降低比例作为混凝土试件的愈合能力，两者的关系如图5所示。可以看出，混凝土冻融循环后，劣化程度越大，在既有劣化基础上自愈的程度越明显。