掺和料对混凝土电通量和RCM扩散系数相关性的影响

罗立红

（河北省高速公路衡大管理处，河北 衡水 053020）

1 引言

桥梁耐久性是当今国际桥梁工程界关注的热门问题，目前，我国正在进行空前规模的经济建设，其中以钢筋混凝土为主体的基础设施建设处于优先地位。众所周知，氯盐环境下，由氯离子侵入所引起的钢筋锈蚀与混凝土开裂是目前混凝土结构破坏的主要形式，因此，评价混凝土抗氯离子侵入的能力尤为重要。从20世纪80年代开始，各国不断地开发各种表征混凝土渗透性能的新方法，以评价混凝土的密实性能，其中发展较快的是电通量法和氯离子扩散系数快速测定法。目前，矿物掺和料已经在混凝土中广泛使用，但矿物掺和料对于电通量法和RCM的影响关系在工程中的研究甚少。基于以上两种方法各自的特点，为既能有效评价混凝土的抗氯离子能力，又能减少重复性试验，建立矿物掺和料与混凝土电通量与氯离子扩散系数之间的相互关系在工程中是十分必要的。

2 试验研究与分析

2.1 原材料与试验方法

试验中，水泥采用唐山冀东水泥有限责任公司生产的P.O42.5级普通硅酸盐水泥；粉煤灰采用西柏坡电厂生产的Ⅰ级粉煤灰，平均粒径0.1μm，无定型SiO2含量约为89%；矿粉采用唐山唐龙S95磨细矿渣粉，比表面积400m2/kg；骨料采用绥中洁净河砂，细度模数为2.8；碎石采用玉田连续级配5～25mm碎石；外加剂采用天津冶建加剂厂生产的聚羧酸系高效减水剂，减水率为25%。

电通量试验按照ASTM C1202的标准，试验室制作150mm×150mm×150mm的立方体试块，在规定的试验56d龄期前，对制备的试块进行钻芯取样，制成100mm×50mm的圆柱体试件。试验前，对试件进行真空饱水，试验时在试件轴向施加60V直流电压，试件的正、负极两侧的试验槽内分别放置浓度为0.3mol/L的NaOH溶液和3%的NaCl溶液。记录6h内通过试件的总电量Q值，即为检测试件的电通量。

RCM试验参照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T 50082—2009）提出的氯离子电迁移快速试验方法（RCM法）。试验室制作150mm×150mm×150mm的立方体试块。试验前7d从标养室中取出试块进行取芯，制成100mm×50mm的试件，再放入标养室中水养至试验龄期。试验时试件两端外加电压，试件的正负极分别浸入0.3mol/L的NaOH溶液和含质量浓度10%的NaCl溶液中，根据初始电流确定通电时间。通电完毕，取出试件，在压力机上将其劈成两半，并在劈开的试件表面喷涂0.1mol/L的AgNO3溶液，并测量氯离子渗透深度，计算氯离子扩散系数。

2.2 粉煤灰掺量影响研究

本试验研究粉煤灰为混凝土配合比单一变量下，粉煤灰掺量对电通量和氯离子扩散系数的影响，从而研究两者的相关性。试验采取水胶比固定0.40，胶材用量400kg/m3，粉煤灰掺量为0、10%、20%、30%和40%的5种不同混凝土配合比，试验检测各试件电通量和氯离子扩散系数随粉煤灰掺量变化的规律，试验结果如图1所示。

由图1可知，掺入粉煤灰后，随掺量增加，28d养护龄期混凝土电通量呈下降趋势，RCM氯离子扩散系数呈增大趋势；而56d养护龄期混凝土电通量和氯离子扩散系数均趋于减小。试验结果表明：当用电通量评价混凝土的氯离子渗透性时，28d龄期的评价结果与混凝土的实际氯离子渗透性之间出现了较大差异，56d龄期变化趋势一致，均趋于减小。

图1 粉煤灰掺量对电通量和氯离子扩散系数的影响

2.3 矿渣粉掺量影响研究

本试验研究矿渣粉为混凝土配合比单一变量下，矿渣粉掺量对电通量和氯离子扩散系数的影响，从而研究两者的相关性。试验采取水胶比固定0.40，胶材用量400kg/m3，研究了矿渣粉掺量为0、15%、30%、45%和60%5种不同掺量下，配合比混凝土的电通量和氯离子扩散系数随矿渣粉掺量变化的规律，其试验检测变化规律如图2所示。

图2 矿渣粉掺量对混凝土电通量和氯离子扩散系数的影响

由图2可知，混凝土电通量和氯离子扩散系数随矿渣粉掺量的增加，呈明显降低；随龄期的增长，均有所降低。试验结果表明，对于掺矿渣粉的混凝土，电通量和氯离子扩散系数具有相同的变化规律，相关性较好，混凝土电通量和氯离子扩散系数随矿渣粉掺量的增加而减小。

2.4 掺和料双掺影响研究

本试验研究粉煤灰与矿渣粉双掺情况下，粉煤灰与矿渣粉双掺掺量对电通量和氯离子扩散系数的影响，从而研究两者的相关性。试验对比研究了掺和料双掺的条件下，混凝土的电通量和氯离子扩散系数的规律。混凝土配合比设计参数如表1所示，试验检测电通量和氯离子扩散系数结果如图3所示。

表1 掺和料双掺的掺配比例

图3 粉煤灰、矿渣粉双掺对混凝土电通量和氯离子扩散系数的影响

由图3可知，相对于各种矿物掺和料单掺，20%粉煤灰和30%矿渣粉双掺显著降低了各龄期混凝土电通量和氯离子的扩散系数。研究表明，粉煤灰和矿渣粉双掺后，混凝土中不同胶材的级配效应和超叠加效应使得混凝土中毛细孔径更加细小，浆体的密实性大为提高，从而使混凝土的电通量和氯离子扩散系数均显著减小。

3 结论

（1）单掺粉煤灰时，电通量与氯离子扩散系数相关性不强，当用电通量评价混凝土的氯离子渗透性时，28d龄期的评价结果与混凝土的实际氯离子渗透性之间出现了较大差异。

（2）单掺矿渣粉时，电通量和氯离子扩散系数具有相同的变化规律，随矿渣粉掺量的增加，呈减小趋势。

（3）粉煤灰和矿渣粉双掺时，电通量和氯离子扩散系数均好于单掺，不同胶材的级配效应或超叠加效应使得混凝土中毛细孔径更加细小，浆体的密实性大为提高，从而使混凝土的电通量和氯离子扩散系数均显著减小。

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