对混凝土抗氯离子性能试验方法的探讨-杨医博 梁松 莫海鸿 陈尤雯（精选5篇）

第一篇：对混凝土抗氯离子性能试验方法的探讨-杨医博 梁松 莫海鸿 陈尤雯

对混凝土抗氯离子性能试验方法的探讨

杨医博 梁松 莫海鸿 陈尤雯（华南理工大学建筑学院 510640）

摘要：目前在《混凝土结构耐久性设计与施工指南》（CCES 01-2004）中规定了四种评定混凝土抗氯离子性能的试验方法：RCM法、电量法、NEL法和自然扩散法，在该标准中，对RCM法和NEL法进行了较为详细的描述，而对电量法和自然扩散法则未进行描述。根据一般的经验，试样的来源和试样处理的过程均会对最终的试验结果产生较大影响。由于这四种方法均是对混凝土抗氯离子性能进行测试，因此有必要对可以统一的部分进行归纳，以提高四种方法对混凝土抗氯离子性能评估的一致性。根据现有试验方法以及近年来国内外文献，对试样尺寸和试验方法等内容提出了一些建议。

关键词：混凝土；氯离子；试验方法

1.概述 2.现行的混凝土抗氯离子性能试验方法

随着混凝土向高性能发展以及对耐久性的日1）电量法 益重视，用以评价高性能混凝土耐久性的试验方电量法是美国标准ASTM C1202的简称，国法也越来越受到人们的关注。内对其进行了少许改进。

对于普通混凝土，通常采用抗渗性、抗冻性、美国标准中采用φ102mm×51mm的标准试抗碳化能力等指标来表征混凝土的耐久性能。在件，以成型的圆柱体表面的50mm切片作为试件。高性能混凝土中，混凝土的抗冻性和抗碳化能力试验前需进行真空饱水，将试件放入真空干燥器，仍可沿用普通混凝土的方法，但由于混凝土中水将内部压力减少至低于133Pa，保持3h，加入水胶比较小，混凝土非常致密，测试混凝土的抗渗后再抽真空1h，然后将试件浸于水中182h。压力耗时较长，用抗渗压力来表征混凝土的抗渗国内采用φ100mm×50mm或100mm×性能变得非常困难，必须采用其他方法来确定混100mm×50mm的标准试件，加工时应至少切除试凝土的抗渗性能。件表面层20mm。试验前需进行真空饱水，将试件为解决这一问题，各国学者进行了很多研究，放入真空干燥器，真空度低于-0.08MPa，保持4h，也提出了多种方法，目前多采用混凝土的抗氯离加入水后再抽真空2h，然后将试件浸于水中子性能来表征高性能混凝土的抗渗性能。在中国162h。土木工程学会标准《混凝土结构耐久性设计与施工试验采用60V直流电，阳极采用0.3mol/l的指南》（CCES 01-2004）[1]中确定了可以用四种方法氢氧化钠溶液，阴极采用3％氯化钠溶液，通电时（电量法、RCM法、NEL法和自然扩散法）来测定间为6h。试验时定时测定电流值，计算6h内通过混凝土的抗氯离子性能。试样的电量值，并据此判断混凝土的抗氯离子性由于这四种方法的来源不同，其在样品制备、能。操作过程等方面存在较大差异，这种差异的存在不2）RCM法 利于不同方法所得数据的对比。为改变这一情况，RCM法来源于唐路平博士的方法，但在一些本文从现有的四种试验方法入手，提出一些建议供具体细节方面做了改动。同行参考。RCM法采用φ100mm×50mm的标准试件，用φ100mm×300mm或150mm×150mm×150mm的试件制成，加工时应至少切除表面层20mm。试验前7d加工成标准试件，进行试验前进行15min超声浴。

试验采用30V直流电，阳极采用约300ml的0.2mol/l的氢氧化钾溶液，阴极采用含5％氯化钠的0.2mol/l的氢氧化钾溶液，根据初始电流的不同，通电时间为4h～168h。

试验结束后，将试件劈开，用0.1mol/l的硝酸银溶液测定氯离子渗透深度，利用公式计算氯离子扩散系数。3）NEL法

NEL法是清华大学提出的方法。

NEL法采用100mm×100mm×50mm或φ100mm×50mm的标准试件，试件需切除表面层20mm以上。

试验前将试件加工成标准尺寸，将试件放入真空干燥器，真空度低于-0.08MPa，保持4h，加入4mol/l的氯化钠溶液后再抽真空2h，继续保持试样浸泡于氯化钠溶液中至24h。

用NEL型混凝土渗透性电测仪测定氯离子渗透系数。该方法测试时间短，只需5-8min。4）自然扩散法

自然扩散法是最直接的一种方法，其过程是将养护到一定龄期的试件在含有氯离子的的水中浸泡，浸泡到一定龄期后切片测量不同深度的氯离子含量。

由于研究者不同，所采用的试样尺寸和浸泡溶液的离子种类和数量也是多种多样。

自然扩散法的试验时间较长，通常需在含氯离子的溶液中浸泡90d以上龄期。3.建议的试验方法

从本质来看，混凝土是一种不均匀材料，无论是对于成型的混凝土试件还是现场浇筑的混凝土而言，其表面通常都较内部更容易渗透，因此，选用什么尺寸的试样以及用试样的什么部位进行试验都会对试验结果产生影响。

参考现行的上述几种试验方法，针对试验过程提出如下建议。1）试样尺寸的选取

从进行试验的角度来看，采用的试样有两种，一种是成型的试件，其中包含了试验室和工地现场成型的试件两种，另一种是现场抽芯的试件。

在上述四种试验方法中，除RCM法一定要使用圆柱体试件外，其他方法均可使用长方体试件。

考虑到我国主要采用立方体试件的具体情况，对于成型的试件，建议电量法、NEL法和自然扩散法中采用100mm×100mm×100mm的试件，RCM法中采用φ100mm×200mm的试件。每组均为三个试件。

当采用抽芯的试件时，建议采用φ100mm的试件，试件长度不小于100mm。2）试样的试验龄期

水泥的水化过程是随着时间延长而逐步进行的，对于普通混凝土水泥水化主要集中在28d以前，而对于掺加了大量矿物掺合料的混凝土，可能在90d以前水化都在持续进行。

水化程度的不同在微观上表现为混凝土的密实度不同，而密实度的不同将直接影响渗透性的测试结果。因此，采用何种龄期进行测试，对测试结果影响非常大。

在《混凝土结构耐久性设计与施工指南》中提出的控制指标中，电量法是采用56d龄期的指标，而RCM法则采用28d龄期的指标。对于同一个配比的混凝土试样，其特定龄期的渗透性是一样的，而不同龄期的渗透性差异则可能非常大，对于不同的试验方法宜采用相同的龄期进行混凝土抗氯离子性能的测试和评定。

考虑到现有的高性能混凝土中均掺加了大量的矿物掺合料，而矿物掺合料产生二次水化所需时间较长，综合考虑试验时间和水化过程，建议采用56d龄期的试样进行试验。3）试样的切割方法

在上述四种试验方法中，美国标准的电量法采用的是试件表层，自然扩散法中可以采用不切割的试件，而其他方法中均采用试件的中部（切除表层20mm以上）。

混凝土试件的表层通常渗透性较大，以表层进行试验所得的渗透系数较大，考虑到混凝土构件在实际工程中都是表面先接触到有害物质，以表层进行试验更接近实际情况。

但采用试件表层进行试验存在两个问题，一是表层的质量不稳定，所得的数据离散性较大，二是表层不够光滑，需进行打磨。

由于试验必须考虑可重复性和离散性，希望在试验中采用的样品性能是较为稳定的，因此建议采用试件的中部进行试验。

对于成型的试件，当采用100mm×100mm×100mm的试件时，以平行于成型面方向切割试件，切除试件表面层20～30mm；当采用φ100mm×200mm的试件时，切除试件表面层50～60mm。从切除表面层后的试件上表面切取50mm厚试件作为测试用试件。

对于抽芯的试件，切除试件表面层20～30mm，从切除表面层后的试件上表面切取50mm厚试件作为测试用试件。

为保证试件的上下表面平行，建议采用双刀的岩石切割机进行试件的切割，并在测试前24h取出试件进行切割。4）试样的超声清洗

目前只有RCM方法中规定了要对试件进行超声清洗，考虑到试件要进行饱水（饱盐）处理，为保持饱水（饱盐）设备的清洁，宜在进行饱水（饱盐）处理前进行清洗。

建议的超声清洗步骤是，将切割好的试件放入40MHz的超声波清洗器中进行15min超声浴。5）试样的饱水（饱盐）过程

由于高性能混凝土的水胶比通常较低，混凝土非常密实，仅采用浸泡方法，混凝土内部很难完全饱水，应采取真空处理方法进行饱水处理。

根据清华大学的研究，高强混凝土在真空度-0.08MPa时，干抽4h，湿抽2h即可达到完全饱水的目的。

有些内部资料显示，对于超高强的混凝土，上述真空饱水制度并不能使试件完全饱水。有些学者认为，真空饱水过程破坏了试件原有的孔隙结构，试验结果不能真实反映试件的抗氯离子渗透性。根据作者的试验结果，试件的饱水程度不同对电量值的影响非常大，干燥状态试件的电量值远较饱水状态下的低，从保证工程质量和试验可重复性的角度看，宜采用固定的真空饱水制度。

建议的饱水（饱盐）过程如下，将经过超声清洗的试件放入抽真空装置中，使试件在真空度为-0.08MPa的条件下保持4h，再加入自来水（NEL法需加入4mol/l的氯化钠溶液），继续在真空度为-0.08MPa的条件下保持2h，关闭真空泵，保持试件浸于水中162h。

由于氯化钠对设备有腐蚀，进行饱盐以后需尽快对设备进行清洗。

为防止氯化钠清洗不干净对试件造成影响，NEL法的饱盐设备需专用，不得与其他方法中试件的饱水过程共用同一设备。

6）溶液的种类和浓度

在上述四种方法中，溶液的种类和浓度各不相同，其中RCM法、电量法和NEL法中各自确定了本方法中的溶液的种类和浓度，而自然扩散法中并未作规定。

从进行试验结果对比的角度看，四种方法采用相同的溶液种类和浓度是较好的。考虑到RCM法和自然扩散法可用于评估混凝土的耐久寿命，而电量法和NEL法仅可用于混凝土抗氯离子性能高低的评定。电量法、RCM法和NEL法已经应用多时，改变溶液中离子种类和数量将需进行大量的工作，而自然扩散法中目前并无规定的离子种类和数量，将自然扩散法和RCM法中离子种类和浓度定为相同较为合适。

建议自然扩散法中使用的浸泡溶液为含5％氯化钠的0.2mol/l的氢氧化钾溶液，试件与溶液体积比为1：2，每1个月更换一次溶液，试件在溶液中浸泡3个月以上龄期后，用0.1mol/l的硝酸盐溶液测定混凝土试件中氯离子渗透深度或切片测量试样中氯离子浓度。4.结语

本文从规范试验过程的角度对混凝土抗氯离子性能试验方法进行了探讨，提出了一些建议。

必须说明的是，本文提出的建议是从进行试验的角度出发的，其特点是尽可能的将试验条件统一，而并非是将试验条件与实际工程条件统一。

以自然扩散法为例，本文建议的方法是为了和RCM法更好的进行对比，如果是为了得到实际条件下混凝土中氯离子的渗透规律，则以采用不切割的试件在工程现场条件下进行试验为宜。

混凝土抗氯离子性能试验方法的完善需要进行大量的试验工作，本文提出了作者的一些观点，供同行参考。

参考文献

1.中国工程院土木水利与建筑学部工程结构安全性与耐久性研究咨询项目组，混凝土结构耐久性设计与施工指南，中国建筑工业出版社，2004

杨医博，男，1977-，博士，讲师。

广州 华南理工大学建筑学院土木系，邮编510640 电话/传真：020-87111568

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