摻和料對混凝土電通量和RCM擴散系數相關性的影響

羅立紅

（河北省高速公路衡大管理處，河北 衡水 053020）

1 引言

橋梁耐久性是當今國際橋梁工程界關注的熱門問題，目前，我國正在進行空前規模的經濟建設，其中以鋼筋混凝土為主體的基礎設施建設處于優先地位。眾所周知，氯鹽環境下，由氯離子侵入所引起的鋼筋銹蝕與混凝土開裂是目前混凝土結構破壞的主要形式，因此，評價混凝土抗氯離子侵入的能力尤為重要。從20世紀80年代開始，各國不斷地開發各種表征混凝土滲透性能的新方法，以評價混凝土的密實性能，其中發展較快的是電通量法和氯離子擴散系數快速測定法。目前，礦物摻和料已經在混凝土中廣泛使用，但礦物摻和料對于電通量法和RCM的影響關系在工程中的研究甚少。基于以上兩種方法各自的特點，為既能有效評價混凝土的抗氯離子能力，又能減少重復性試驗，建立礦物摻和料與混凝土電通量與氯離子擴散系數之間的相互關系在工程中是十分必要的。

2 試驗研究與分析

2.1 原材料與試驗方法

試驗中，水泥采用唐山冀東水泥有限責任公司生產的P.O42.5級普通硅酸鹽水泥；粉煤灰采用西柏坡電廠生產的Ⅰ級粉煤灰，平均粒徑0.1μm，無定型SiO2含量約為89%；礦粉采用唐山唐龍S95磨細礦渣粉，比表面積400m2/kg；骨料采用綏中潔凈河砂，細度模數為2.8；碎石采用玉田連續級配5～25mm碎石；外加劑采用天津冶建加劑廠生產的聚羧酸系高效減水劑，減水率為25%。

電通量試驗按照ASTM C1202的標準，試驗室制作150mm×150mm×150mm的立方體試塊，在規定的試驗56d齡期前，對制備的試塊進行鉆芯取樣，制成100mm×50mm的圓柱體試件。試驗前，對試件進行真空飽水，試驗時在試件軸向施加60V直流電壓，試件的正、負極兩側的試驗槽內分別放置濃度為0.3mol/L的NaOH溶液和3%的NaCl溶液。記錄6h內通過試件的總電量Q值，即為檢測試件的電通量。

RCM試驗參照《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》（GB/T 50082—2009）提出的氯離子電遷移快速試驗方法（RCM法）。試驗室制作150mm×150mm×150mm的立方體試塊。試驗前7d從標養室中取出試塊進行取芯，制成100mm×50mm的試件，再放入標養室中水養至試驗齡期。試驗時試件兩端外加電壓，試件的正負極分別浸入0.3mol/L的NaOH溶液和含質量濃度10%的NaCl溶液中，根據初始電流確定通電時間。通電完畢，取出試件，在壓力機上將其劈成兩半，并在劈開的試件表面噴涂0.1mol/L的AgNO3溶液，并測量氯離子滲透深度，計算氯離子擴散系數。

2.2 粉煤灰摻量影響研究

本試驗研究粉煤灰為混凝土配合比單一變量下，粉煤灰摻量對電通量和氯離子擴散系數的影響，從而研究兩者的相關性。試驗采取水膠比固定0.40，膠材用量400kg/m3，粉煤灰摻量為0、10%、20%、30%和40%的5種不同混凝土配合比，試驗檢測各試件電通量和氯離子擴散系數隨粉煤灰摻量變化的規律，試驗結果如圖1所示。

由圖1可知，摻入粉煤灰后，隨摻量增加，28d養護齡期混凝土電通量呈下降趨勢，RCM氯離子擴散系數呈增大趨勢；而56d養護齡期混凝土電通量和氯離子擴散系數均趨于減小。試驗結果表明：當用電通量評價混凝土的氯離子滲透性時，28d齡期的評價結果與混凝土的實際氯離子滲透性之間出現了較大差異，56d齡期變化趨勢一致，均趨于減小。

圖1 粉煤灰摻量對電通量和氯離子擴散系數的影響

2.3 礦渣粉摻量影響研究

本試驗研究礦渣粉為混凝土配合比單一變量下，礦渣粉摻量對電通量和氯離子擴散系數的影響，從而研究兩者的相關性。試驗采取水膠比固定0.40，膠材用量400kg/m3，研究了礦渣粉摻量為0、15%、30%、45%和60%5種不同摻量下，配合比混凝土的電通量和氯離子擴散系數隨礦渣粉摻量變化的規律，其試驗檢測變化規律如圖2所示。

圖2 礦渣粉摻量對混凝土電通量和氯離子擴散系數的影響

由圖2可知，混凝土電通量和氯離子擴散系數隨礦渣粉摻量的增加，呈明顯降低；隨齡期的增長，均有所降低。試驗結果表明，對于摻礦渣粉的混凝土，電通量和氯離子擴散系數具有相同的變化規律，相關性較好，混凝土電通量和氯離子擴散系數隨礦渣粉摻量的增加而減小。

2.4 摻和料雙摻影響研究

本試驗研究粉煤灰與礦渣粉雙摻情況下，粉煤灰與礦渣粉雙摻摻量對電通量和氯離子擴散系數的影響，從而研究兩者的相關性。試驗對比研究了摻和料雙摻的條件下，混凝土的電通量和氯離子擴散系數的規律。混凝土配合比設計參數如表1所示，試驗檢測電通量和氯離子擴散系數結果如圖3所示。

表1 摻和料雙摻的摻配比例

圖3 粉煤灰、礦渣粉雙摻對混凝土電通量和氯離子擴散系數的影響

由圖3可知，相對于各種礦物摻和料單摻，20%粉煤灰和30%礦渣粉雙摻顯著降低了各齡期混凝土電通量和氯離子的擴散系數。研究表明，粉煤灰和礦渣粉雙摻后，混凝土中不同膠材的級配效應和超疊加效應使得混凝土中毛細孔徑更加細小，漿體的密實性大為提高，從而使混凝土的電通量和氯離子擴散系數均顯著減小。

3 結論

（1）單摻粉煤灰時，電通量與氯離子擴散系數相關性不強，當用電通量評價混凝土的氯離子滲透性時，28d齡期的評價結果與混凝土的實際氯離子滲透性之間出現了較大差異。

（2）單摻礦渣粉時，電通量和氯離子擴散系數具有相同的變化規律，隨礦渣粉摻量的增加，呈減小趨勢。

（3）粉煤灰和礦渣粉雙摻時，電通量和氯離子擴散系數均好于單摻，不同膠材的級配效應或超疊加效應使得混凝土中毛細孔徑更加細小，漿體的密實性大為提高，從而使混凝土的電通量和氯離子擴散系數均顯著減小。

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