高温后混凝土抗氯离子渗透性能的试验研究.pdf

第 1 7卷第 4期 2 0 1 4年 8月 建筑材料学报 J 0URNAL OF BUI L DI NG MATERI AL S V0 L 1 7 NO 4 Au g， 2 01 4 文章编号 ： 1 0 0 7 9 6 2 9 ( 2 0 1 4 ) 0 4 0 6 9 0 0 5 高温后混凝土抗氯离子渗透性能的试验研究 高润 东 一， 许清风 ， 李向 民 。 ， 王 琼 ， 於林锋 ( 1 上海市工程结构新技术重点实验室，上海 2 0 0 0 3 2 ； 2 上海市建筑科学研究院( 集团) 有限公司，上海 2 0 O 0 3 2 ) 摘要 ： 用 R C M 法和电通量法 2种方法测试了高温后不同配比混凝土的抗氯离子渗透特性 ， 比较 了 2种方法的测试结果， 并通过 S E M 观测 了高温前后混凝土微观结构的变化 结果表 明： 高温前和高 温后 ， 混凝土强度等级对氯 离子渗透性均有明显影响 ； 随着温度升 高， 混凝 土的氯离子渗透性不断 提 高 ， 特 别是 当温度 达到 8 0 0 时有显 著增加 ； R C M 法和 电通 量 法所测指 标 的变化趋 势基本 一致 ， 但 R C M 法 能更 为准 确地反 映 出高 温对各 配比混 凝 土孔 隙 结构 的影 响规 律 ； 高 温前后 混 凝 土微 观 结 构 变化 与其 宏观上 氯 离子渗 透性 的 变化规 律相 符 关键 词 ： R C M 法 ；电通量 法 ；高温 ；混凝土 ； 微观 结 构 中图分 类号 ： TU5 2 8 0 1 文 献标 志码 ： A d o i ： 1 0 3 9 6 9 i i s s n 1 0 0 7 - 9 6 2 9 2 0 1 4 0 4 0 2 3 Ex p e r i m e nt a l Re s e a r c h o n Re s i s t a n c e o f Co n c r e t e t o Ch l o r i d e Pe n e t r a t i o n a f t e r Hi g h Te mpe r a t u r e G AOR u n d o n g ， XUQi n g f e n g ， LI Xi a n g mi n ， WANG Qi o n g 。 ， y 【 ， L i n f e n g ( 1 S h a n g h a i Ke y La b o r a t o r y o f Ne w Te c h n o l o g y Re s e a r c h o n En g i n e e r i n g S t r u c t u r e ，S h a n g h a i 2 0 0 0 3 2 ，Ch i n a ； 2 S h a n g h a i Re s e a r c h I n s t i t u t e o f Bu i l d i n g S c i e n c e s ( Gr o u p )Co ，I t d ，S h a n g h a i 2 0 0 0 3 2，Ch i n a ) Ab s t r a c t ：B y b o t h t e s t me t h o d s o f r a p i d c h l o r i d e mi g r a t i o n ( RCM )a n d c o u l o mb e l e c t r i c f l u x，r e s i s t a n c e o f c o nc r e t e o f d i f f e r e n t mi x p r op o r t i on t o c hl or i d e pe ne t r a t i o n a f t e r hi g h t e m p e r a t u r e wa s me a s u r e dRe s ul t s b y t wo me t h o ds we r e c o mpa r e d wi t h e a c h o t he r，a n d me a n whi l e c o nc r e t e m i c r o s t r uc t u r e c ha ng e be f o r e a nd a f t e r hi g h t e m pe r a t u r e wa s a l s o o bs e r v e d by SEM Te s t r e s ul t s i nd i c a t e d b o t h be f o r e a n d a f t e r hi g h t e mpe r a t ur e，c on c r e t e s t r e ng t h ha s o bv i o us e f f e c t o n c hl o r i d e pe ne t r a t i on； wi t h t e m p e r a t ur e e l e v a t e d， c h l o r i d e p e n e t r a t i o n i s i n c r e a s e d， wh i c h i s e x t r e me l y r e ma r k a b l e f o r 8 0 0 ：t h e ma i n c h a n g e t r e n d s o f t e s t r e s ul t s by b ot h t e s t m e t hod s o f RCM a nd c o ul o mb e l e c t r i c f l ux we r e s i mi l a r，ho we ve r，t he f o r m e r c o ul d mo r e f i n e l y r e f l e c t t h e e f f e c t o f h i g h t e mp e r a t u r e o n c o n c r e t e p o r e s t r u c t u r e ；b e f o r e a n d a f t e r h i g h t e mp e r a t ur e，t he c on c r e t e m i c r o s t r u c t ur e c h a ng e i s i n a c c o r d wi t h t h e d e g r e e o f c h l or i de p e ne t r a t i o n Ke y wo r d s：RCM ；c o ul o mb e l e c t r i c f l u x；h i gh t e mpe r a t ur e；c o n c r e t e；mi c r o s t r uc t ur e 高 温 对 混 凝 土 材 料 的 物 理 、 化 学 和 力 学 性 能 均 有重 要 影 响 研 究E 表 明 ： 在 2 O 1 0 0 ， 混 凝 土 内部化 学成分 基本稳 定 ； 在 i 0 0 3 0 0， 混凝 土内部 自由水和 吸附水大 量蒸发 ， 但 强度 下降不 明显 ； 在 3 0 0 5 0 0 ， 混 凝土 内部 的 自由水和 吸 附水 蒸 发基 本 结 束 ， C a ( OH) 凝 胶 大 量 分解 ， 孔 隙 率增 加 ， 裂 缝 开 始 出 现 ， 强 度 下 降 幅 度 增 加 ； 在 5 O 0 7 0 0 ， 混 凝土 内部 的主要成分水 化硅酸钙 ( C S - H) 凝胶 大 量 脱 水 干 缩 ， 同 时 骨 料 开 始 膨 胀 ， 裂缝开展更为明显 ， 孔隙率迅 速增大 ， 强度迅速降 收稿 日期 ： 2 0 1 3 0 3 0 1 ；修订 日期 ： 2 0 1 3 0 8 1 9 基金项 目： 上海市应用技术开发项 目( 2 0 1 l _ 1 1 4 ) ； 上海市人才发展基金资助项 目( 2 0 1 1 0 5 8 ) ； 上海 自然科学基金资助项 目( 1 2 Z R 1 4 2 6 8 0 0 ) 第一作者 ： 高润东 ( 1 9 7 9 一) ， 男 ， 山东胶州人 ， 上海市建筑科学研究院高级工程师 ， 博士 E - ma i l ： g r d o n g 一 1 1 6 3 c o rn 通信作者 ： 许清风( 1 9 7 3 一) ， 男 ， 江苏东台人， 上海市建筑科学研究院教授级 高级工程师 ， 博士 E ma i l ： x u q i n g f e n g 7 3 1 6 3 c o rn 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 高润东 ， 等 ： 高温后混凝土抗氯离子 渗透 性能的试 验研究 低 ； 在 7 0 0以上 ， C _ H凝胶开始分解 ， 强度基本 丧失 当混凝土位于 富含氯 离子 的侵蚀 环境时 ， 氯 离子会通过混凝土 的孔 隙结构传输 进入混凝 土 内 部 ， 当钢筋 表面孔 隙溶 液 中的游 离氯 离子 浓度 超 过一定数 值 时 ， 就 会 破 坏 钢筋 钝 化 膜 ， 使 钢 筋 锈 蚀 、 膨胀 ， 从而 造成 混凝 土结构 破坏 混凝 土孔 隙 结构对氯 离子 的传输 特性 有重 要影 响 ， 特别 是 当 混凝土遭遇高温后 ， 其 内部孔 隙结 构破坏 ， 孑 L 隙率 增大 ， 氯离子更容易进入混凝土内部 张奕 _ 2 用 快速 氯 离 子 迁 移 系 数 法 ( R C M 法 ) 测 试了高温后不 同静置时 间混凝土 的氯 离子扩散 系 数 ； 姜福香等口 研究 了高温对氯 离子在混凝 土中的 渗透深度和含量 的影响 ； 孙洪梅等 4 用 电通量 法研 究了高铝水 泥耐 火混凝 土 高温后 的渗 透性 ； P o o n 等 5 用电通量法研究 了掺硅灰、 粉煤灰、 矿渣等混凝 土高 温 后 的 渗 透 性 ； Na d e e m 等 6 从 定 性 和 定 量 角 度研究 了高性能混凝土高温后 的渗透性 本文将用 RC M 法和 电通量法分别测试高温前后混凝土的抗 律， 并通过高温前后混凝 土微观结构变化对宏观渗 透 性变 化进 行解 释 1 试 验设计 1 1 试 验 原材 料 崛 荣 4 2 5 普 通 硅 酸盐 水 泥 ， 宝 田 $ 9 5矿 粉 ， 奉 贤 级粉煤灰 ， 中砂， 5 2 5 mm 碎石 ， 拌 和水为 自 来水 ， C 2 0混凝土采用萘系减水剂， C 4 0 ， C 6 0混凝土 采用 聚羧 酸减 水剂 1 2 混 凝 土配合 比设 计及 试件 制作 混凝土配合比设计如表 1所示 ， 强度等级依次 为 C 2 o ， C 4 0 ， C 6 0 试 件采 用 1 o 0 3 0 0 mm 圆柱 形 试件 ， 试件成型后 自然养护 2 4 h拆模 ， 将试件移人 温度 为 2 O ， 相 对 湿 度 为 9 5 的 养 护 室 内 养 护 2 8 d ， 然后按标准要求将试件切割成 1 O 0 5 O mm 圆柱形试件进行试验 试件编号 L XY中： L代表氯 离子 渗透 试验 ； X 代 表混凝 土强 度 ， 如 4代 表 C 4 O ； y 代表最高温度 ， 如 6代表 6 0 0 ， 空缺代表未受高温 氯离子渗透性能， 比较 2种方法 测试结果 的基本规 的对比试件 ； 依次类推 表 1 混凝土配合 比设计 Ta b l e 1 M i x p r o po r t i o n d e s i g n 1 3 混 凝 土高温 试 验 试 件升 温采 用 R X3 6 5 1 2型节 能 箱 式 电 阻 炉 C 2 0 ， C 6 0混 凝 土 最 高 温 度 为 6 0 0 ， C 4 O混 凝 土 最 高温度分别为 3 0 0 ， 6 0 0 ， 8 0 0 升温及恒温制度 如 图 1所示 J R o 。 m 3 0 0 l te m p e r a t u r e I ， 一 Abo u t I R 。 o m L 三 6 0 0 -C I te m p e r a t u r e I 一 Abo u t I 。 。 s呲 图 1 温度制度 Fi g 1 Te mp e r a t ur e r e gi me 1 4 高温 后混 凝 土抗 氯离 子渗透 试 验 根据 GB T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 普通混凝土长期性能 和 耐久 性 能试验 方 法标 准 ， 通过 R C M 法 和 电通 量 法分别测试高温前后混凝土的抗氯离子渗透性 高 温前 后 混凝 土微 观结 构变 化用 S E M 观 测 2 试验 结果分 析 2 1 高 温后 混凝 土表 观变 化 C 4 0混 凝 土 高 温后 的表 观 变 化 如 图 2所 示 温 度为 3 0 0时， 混凝土表观颜色变暗 ， 但表面劣化 尚 不明显 ， 敲击声音与未受高温混凝土差别不大 ； 温度 为 6 0 0 时 ， 混 凝 土 表 面变 酥 ， 敲击 声 音变 脆 ， 孔 隙 增多且呈密集状分布； 温度为 8 0 0时， 混凝土表面 水泥浆体呈面状剥落， 除孔隙增多外 ， 尚有许多裂纹 产生 2 2 RC M 法测 试结 果 高温前后混凝土强度对氯离子迁移系数 的影 响 规律如 图 3所示 温度 对 C 4 0混凝 土 氯 离 子迁 移 系 数的影响规律如 图 4所示 由图 3可见 ， 未受高温试件随混凝土强度增加 ， 氯离子迁 移 系数降低 比较 明显 ， 由 C 2 0的 6 6 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 9 4 建筑材料学报 第 1 7卷 氯离子渗透特性的变化相符 参 考文 献 ： 1 B AZ ANT Z P， KAP L AN M F C o n c r e t e a t h i g h t e mp e r a t u r e s M L o n d o n i L o n g ma n Gr o u p ， 1 9 9 6： 2 5 2 张 奕 火 灾 后 混 凝 土结 构 耐 久 性 研 究 D 杭 州 ： 浙 江 大 学 ， 2 0 0 6 ZHANG Yi St u dy o n t h e d u r a b i l i t y o f po s t f i r e c o n c r e t e s t r u c t u r e D Ha n g z h o u ： Z h e j i a n g Un i v e r s i t y ， 2 0 0 6 ( i n C h i n e s e ) 3 姜福香 ， 赵铁军 ， 苏卿 ， 等 火灾后混凝土抗氯离子侵蚀性及表 面防水效果研究 J 混凝土 ， 2 0 0 9 ( 8 ) ： 4 0 4 2 J I AN G F u x i a n g， Z HA O Ti e j u n ， S U Q i n g ， e t a 1 An t i c h l o r i d e p e n e t r a t i o n a n d wa t e r r e p e l l e n t t r e a t me n t o f c o n c r e t e a f t e r f i r e J C o n c r t e ， 2 0 0 9 ( 8 ) ： 4 O 一 4 2 ( i n C h i n e s e ) 4 孙洪梅 ， 王立久 ， 曹明莉 高铝水 泥耐火混凝 土火灾高温 后强 度及耐久性试验研究 J 工业建筑 ， 2 0 0 3 ， 3 9 ) ： 6 0 6 2 S UN Ho n g me i ， W AN G L i j i u ， C AO Mi n g l i Th e t e s t r e s e a r c h o n s t r e n g t h a n d d u r a b il i t y o f r e f r a c t o r y c o n c r e t e wi t h h i g h a l u min u m c e me n t a f t e r a fi r e J I n d u s t r i a l C o n s t r u c t i o n， 2 0 0 3 ， 3 3 ( 9 )： 6 0 6 2 ( i n Ch i n e s e ) 5 P O ON C S ， AZ HAR S ， ANS ON M， e t a 1 C o mp a r i s o n o f t h e s t r e n g t h a n d d u r a b i l it y p e r f o r ma n c e o f n o r ma l -a n d h i g h s t r e n g t h p o z z o l a n i c c o n c r e t e s a t e l e v a t e d t e mp e r a t u r e s J ,1 Ce me n t a n d Co n c r e t e Re s e a r c h， 2 0 1 1， 3 1 ( 9 )： 1 2 91 - 1 3 0 0 6 NADE E M A， MEMO N A， L O Y Qu a l i t a t i v e a n d q u a n t i t a t i v e a n a l y s i s a n d i d e n t i f i c a t i o n o f f l a ws i n t h e mi c r o s t r u c t u r e o f f l y a s h a n d me t a k a o l i n b l e n d e d h i g h p e r f o r ma n c e c o n c r e t e a f t e r e x p o s u r e t o e l e v a t e d t e mp e r a t u r e s J C o n s t r u c t i o n a n d Bu i l d i n g M a t e r i a l s ， 2 0 1 3， 3 8 ( 2 )： 7 31 7 4 1 7 李敏 高强混凝 土受火损 伤及其综 合性评价 研究 D 南京 ： 东南大学 ， 2 0 0 5 LI M i n Th e f i r e d a ma g e o f HS C a n d i t s c o mpr e h e n s i v e e v a l u a t i o n D Na n j i n g ： S o u t h e a s t Un i v e r s i t y ， 2 0 0 5 ( i n C h i n e s e ) 8 AS T M C 1 2 0 2 S t a n d a r d t e s t me t h o d f o r e l e c t r i c a l i n d i c a t i o n o f c o n c r e t e s a b i l i t y t o r e s i s t c h l o r i d e i o n p e n e t r a t i o n S 9 吴 丽君 ， 邓德华 ， 曾志 。 等 RC M 法测试混凝土 氯离子渗透 扩 散性 J 混凝土 ， 2 0 0 6 ( 1 ) ： 1 0 0 1 0 3 W U L ij u n 。 D E NG De h u a ， Z E NG Z h i ， e t a 1 RC M t e s t i n g t h e p e n e t r a t i o n a n d d i f f u s i o n o f c h l o r i d e i o n i n c o n c r e t e J 1 Co n c r e t e， 2 0 0 6 ( 1 )： 1 0 0 - 1 0 3 ( i n Chi n e s e ) 1 0 l 陆晗 ， 刘伟 ， 邢 锋 AS TM C1 2 0 2与 R C M 法测定 混凝 土氯离 子渗透性 的对 比试验 J 混凝土 ， 2 0 0 7 ( 4 ) ： 6 - 7 ， 1 O LU Ha n， LI U W e i ，XI NG Fe n g I n v e s t i g a t i o n o f AS TM C 1 2 0 2 a n d RCM me t h o d f o r c h l o r i d e i o n p e r me a b i l i t y i n c o n c r e t e J C o n c r e t e ， 2 0 0 7 ( 4 ) ： 6 - 7 ， 1 0 ( i n C h i n e s e ) 1 l ,l 钱在兹 ， 吴慧 混凝士高温后的扫描电镜实验研究 J 福州大 学学报 ： 自然科学版 ， 1 9 9 6 ， 2 4 ( S ) ： 3 4 3 8 QI AN Z a i z i ， W U Hu i Th e SEM r e s e a r c h o n c o n c r e t e a f t e r h i g h t e mp e r a t u r e J J o u r n a l o f F u z h o u Un i v e r s i t y ： Na t u r a l Sc i e nc e ， 1 9 9 6， 2 4( S )： 3 4 - 3 8 ( i n Chine s e ) 1 2 杨 淑慧 ， 高丹盈 ， 赵军 高温作用后 矿渣微粉纤 维混凝土 的微 观结构 J 东 南 大 学 学 报 ： 自然 科 学 版 ， 2 0 1 0 ， 4 0( S) ： 1 02 1 0 6 YANG S h u hu i ， GA0 Da n y i ng， ZHAO J u n Mi c r o s t r u c t u r e o f f i b e r r e i n f o r c e d c on c r e t e wi t h s l a g p o we r a f t e r e f f e c t o f h i g h t e mp e r a t u r e s J J o u r n a l o f S o u t h e a s t Un i v e r s i t y ： Na t u r a l S c i e n c e ， 2 0 1 0 ， 4 0 ( SI I ) ： 1 0 2 - 1 0 6 ( i n Ch i n e s e ) ( 上接 第 6 8 4页 ) W ANG Sh e l i a n g。 YU Ya n g， ZH ANG Bo， e t a 1 Ex p e r i m e n t a l s t u d y o n i n f l u e n c e o f me c h a n i c p r o p e r t i e s o f r e c y c l e d c o nc r e t e b y f l y a s h a n d s i l i c a p o wd e r J C o n c r e t e ， 2 0 1 1 ( 1 2 ) ： 5 3 5 5 ( i n Chi n e s e ) 1 6 郭耀武， 赵 昌清 粉煤灰再生混凝 土的物理力学性能研究 J 湖南交通科技 ， 2 0 0 8 ， 3 4 ( 2 ) ： 8 - 1 1 GU O Ya o wu， ZHAO Ch a n g q i n g Re s e a r c h o n t h e p hy s i c a l a n d me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f r e c y c l e d c o n c r e t e w i t h f l y a s h J Hun a n Co mmu n i c a t i o n S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y， 2 0 0 8， 3 4 ( 2 )： 8 1 1 ( i n Ch i ne s e ) 1 7 李俊 ， 尹健， 周士琼 ， 等 粉煤灰与矿渣对再 生骨料混凝土力学 性能影响的研究口 混凝土， 2 0 0 5 ( 6 ) ： 8 0 8 4 LI J u n， YI N J i a n， ZHOU Sh i q i o n g， e t a 1 M e c h a n i c a l p r o pe r 一 1 8 1 9 t i e s o f r e c y c l e d a g g r e g a t e c o n c r e t e w i t h f l y a s h a n d s l a g J Co n c r e t e ， 2 0 0 5( 6 )： 8 0 - 8 4 ( i n Ch i ne s e ) 杨元霞 ， 刘志坚 粉煤灰掺量对钢纤维砂浆流动性及强度 的影 响 J 粉煤灰综合利用 ， 2 0 0 4 ( 4 ) ： 4 5 4 7 Y ANG Yu a n x i a ， L I U Z h ij i a n Ef f e c t s o f f l y a s h a d d i t i o n o n f l u i d i t y a n d s t r e n g t h o f mo r t a r c o n t a i n i n g s t e e l f i b e r J ,1 F l y As h Comp r e he n s i v e U t i l i z a t i o n， 2 0 0 4( 4 )： 4 5 4 7 ( i n Ch i n e s e ) 蔡正 咏， 王足献 正交设计在混凝土 中的应用 M 1 北 京 ： 中 国 建筑工业 出版社 ， 1 9 8 5 ： 8 6 8 8 CAI Zh e n gy o n g， W ANG Z ux i a n Or t h o g o n a l d e s i g n i n t h e a p p l i c a t io n o f t h e c o n c r e t e M B e i j i n g ： C h i n a B u il d i n g I n d u s t r y P r e s s， 1 9 8 5： 8 6 8 8 ( i n Ch i n e s e ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m