室内模拟方法模拟实际工程腐蚀条件的试验研究

2018-05-10魏兴磊

建筑与装饰 2018年4期

魏兴磊

天津顺驰新地置业有限公司天津 300000

本文将借助腐蚀构件中Cl-含量这一桥梁，通过浸烘循环和盐雾试验两种不同程度的室内模拟方法来模拟实际海中混凝土和滨海大气中的混凝土的腐蚀条件，并将二者进行联系对比，从而间接地反应实际工程结构的腐蚀条件，为盐害环境下工作的混凝土结构的使用期及其维修保护提供理论依据。

1 试验方案和试验材料

1.1 试验方案

以室内环境为基础，本实验由两部分组成，一是通过浸烘循环促进腐蚀的方法来模拟海工混凝土的腐蚀状况，二是通过制造盐雾环境来模拟滨海大气中混凝土的腐蚀条件。本次试验梁的截面尺寸为100mm×100mm，在两种腐蚀结束后，分层对混凝土中Cl-进行检测和分析，探寻在不同环境中Cl-在混凝土中的扩散规律[1]。

（1）第一种促进腐蚀的试验方法——浸烘循环法

先将经过28d标养后的试件放入已配置好的5倍于海水中Cl-浓度的侵蚀溶液中，使其浸泡12h，并保持溶液温度为室温20℃，然后将其放入烘箱内（烘箱温度控制在（80±2）℃）烘烤12h，此为一次浸烘循环（24h），并如此反复进行。

采用浸烘循环法，在室内工作1d可以与实际的海水中浸泡40d等效，本次实验，以45d为一周期，每一周期与五年的实际工程相当，四个周期即为二十年。试件编号为A1、A2、A3、A4。

（2）第二种促进腐蚀的试验方法--盐雾试验法

盐雾试验法同样为四个周期，每个周期进行28d。具体试验过程为，将试件放入盐雾箱内，采用间断式喷雾方式，以1h为一周期，喷雾20min，间歇40min，用以控制盐雾箱内的盐雾浓度在一定的范围内。为加速腐蚀速度，模拟实际环境的干湿交替的状态，每周六日开箱晾干。将沿海地区的年均气温作为参考，设定试验箱的温度为20℃。

将距海岸100m的Cl-浓度为基准，来模拟20年的滨海大气中的混凝土结构，其Cl-浓度的年月平均值为10.856μg/（cm3·d），经计算，试验盐水浓度约为11%。试件编号为B1、B2、B3、B4。

1.2 试验材料

实验采用的是由天津滨海汉拿混凝土有限公司生产的C35混凝土（水灰比为0.5），其含碱量符合DB29-176-2007规范的要求。

1.3 试验方法

试验过程中，分别对试件0～3mm、3～6mm、6～9mm、9～12mm等不同深度处的混凝土中Cl-含量进行检测分析。因混凝土表面Cl-浓度积累程度不同，刮取各构件中间区段位置的表面混凝土试样，进行Cl-浓度分析。具体方法参照规范《水运工程混凝土试验规程》的标准方法进行[2]。

2 试验结果与分析

2.1 试验数据分析

图1 Cl-含量与浸入深度关系图

图2 Cl-含量与腐蚀周期关系图

综合图1图2可以看出：

（1）Cl-含量随扩散深度的增加而减少，随时间不断增长。

（2）从图2可以看出，在腐蚀初期，在距试件表面0～3mm、3～6mm处的Cl-浓度骤升，Cl-扩散速度很快，属于Cl-扩散骤变期，在这一期间，主要有两方面原因引起，一是Cl-扩散主要是由于Cl-的浓度差引起的，表面Cl-浓度越高，其扩散至混凝土内部的Cl-则越多，扩散速度相对较快。二是腐蚀初期，混凝土由于其表面水分蒸发过快，硬化时塑性收缩过快，以及温度应力，混凝土徐变和混凝土生产工艺等一系列原因，造成的试件表面存在大量的孔洞和裂缝，以及干湿交替下毛细孔的抽吸影响也比较大，导致Cl-很容易侵入到混凝土内部致使Cl-扩散速度骤快。

（3）从图2还可以看出，当试件腐蚀一个周期后，到四个腐蚀周期结束，Cl-浓度继续增加，但其速度平缓，并趋于一稳定值，属于Cl-稳定扩散期，在这一期间，主要是由于随着时间的增长，混凝土内部结构已趋于稳定，起初的内部缺陷，已被之前入侵的Cl-和其他附属产物所填充，Cl-浓度增量明显减少，其扩散速度也随之减小并趋于稳定。在距试件表面6～12mm处的Cl-浓度即使在腐蚀初期也是稳定扩散的，此处的Cl-含量也比较稳定[3]。