混凝土抗氯离子渗透性能试验研究.pdf

第 4 2卷第 1 1 期 Vf 】 j 42 f J _ 铁 道 技 术 监 督 I I I W AY OL - AI 【 r1 Y ( ： ( J T I t ( l 质 量管理 【 ) l AI 、 M 、 、 ( 1 l l 混凝土抗氯离子渗透性能试验研究 李文秀，李耀雄 (中国铁道科 学研 究院标 准计量研 究所 ，北京 1 0 0 0 8 1) 摘要 ： 应用电通量法和氯离子扩散系数法，研究不同配合比的铁路混凝土抵抗氯离子渗透的能力。 对于同一组试件，采用这 2 种试验方法所得数据均能满足相关技术指标要求。电通量法和氯离子扩散系数 法所得数据分布区间分别在 1 7 0 C 1 1 9 4 C和 0 5t 0- 2 m 3 51 0- m2 s 范围内。试验结果表明，这 2 种方法均可对铁路混凝土抵抗氯离子渗透能力进行定性分析，电通量法能更好地反映不同配合比 昆 凝土抵 抗氯离子渗透能力的差异。 关键词 ： 混凝土性能 ； 氯离子 ； 渗透 ； 性能试验 中图分类号 ：T U 5 2 8 0 7 文献标识码：B 文章编 号：1 0 0 6 9 1 7 8( 2 0 1 4)1 1 - 0 0 2 9 0 3 Ab s t r a c t ：B y a p p l y i n g t h e me tho d s o f AS T M C 1 2 0 2 a n d RC M， t h e p a p e r s t u d i e s the r e s i s t a n c e t o c h l o ri d e i o n p e n e t r a t i o n o f r a i l w a y c o n c r e t e w i t h d i ff e r e n t mi x p r o per t i o n F o r t h e s a n l e c o n c r e t e s a mp l e ， the t e s t d a ta b a s e d O H t h e t w o me t h o d s b o th a c c o r d w i t h t h e r e q u i r e me n t s o f r e l e v a n t t e c h n i c a l i n d e x e s T h e d i s t rib u t io n r a n g e s o f t e s t d a t a f r o m AS T M C 1 2 0 2 a n d RCM a r e r e s p e c t i r e l y a t 1 7 0 C 1 1 9 4 C a n d 0 5 1 0 - m2 s 3 5 1 他 m 2 s T h e r e s u h s s h o w th a t the t w o me th0 d 8 bot h c an b e u s e d f o r q u a l i t a t i v e a n a l y s i s o f t h e p e rf o r ma n c e o f r a i l wa y c o n c r e t e r e s i s t a n c e to c h l o ri d e i o n pen e t r a t i o n ， AS TM C1 2 0 2 me t h od c a n b e t t e r r e fl e c t t h e d i ff e r e n c e o f r e s i s t a n c e t o c h l o r i d e i o n p e n e t r a t i o n o f c o n c r e t e w i th d iffe r e n t mi x p r o p o r t i o n Ke y wo r d s ：C o n c r e t e P e rfo r ma n c e ；C h l o r i d e I o n；P e n e t r a t i o n；P e rf o r ma n c e T e s t 0 引言 目前 ，铁路混凝土 ( 以桥梁、轨枕混凝土为主， 以下同 )抗氯离子渗透性能普遍采用美 国的 A S T M C 1 2 0 2 方法 。T B 厂 r 3 2 7 5 2 ( )1 1 铁路混凝土和 收稿 15 1 期 ：2 0 1 4 0 7 0 3 作者简介：李文秀，助理研究员 T B 1 0 4 2 4 -2 0 1 0 铁路混凝土工程施工质量验收标 准引人了氯离子扩散系数法对混凝土抗氯离子渗 透 I生能进行试验 ，即由T a n g a n d N i l s s o n研究并已经 在欧洲使用的R C M方法 _ 2 _ 。 铁路混凝土因水胶 比低 ，并且掺入粉煤灰或矿 粉等矿物掺合料，其抗氯离子渗透性能较好 。分别 采用 A s T M C 1 2 0 2和 R C M试验方法 ，对不同原材料 生成微裂纹 ，并产生加工硬化效果 ，材料强度增加 ， 韧性降低。钢轨含碳量较高，强度和耐磨性很好， 但抗裂纹扩展能力较差 ，受到外力作用时，裂纹尖 端产生应力集中，并不断扩展 ，直至钢轨断裂失效。 6 建 议 钢轨的伤损不仅可以发生在钢轨生产和列车运 行中，也可能由于各种原因发生在运输、装卸、堆 放 、焊接过程 中 【 2 _ 。因此，生产和运输过程中应严 格控制质量，避免撞击擦伤 ； 钢轨安装前应严格检 查，防止损伤钢轨上线使用 ； 在使用中按规定周期有 计划地进行钢轨探伤检查 ，及时发现并更换受伤钢 轨 3 。 参考文献 1 孙智 ，倪宏昕 ，彭竹琴现代钢铁材料及其工程应用 M 北 京 ： 机械工业 出版社 ，2 0 0 7 2徐权 ，梅东生 外伤钢轨断裂分析 J 四川冶金 ，2 0 0 1( 5) ： 2 O 一 2 2 3孟繁顺浅谈铁路钢轨断裂 的原 因及预防措施 J 铁道建筑 技术 ，2 0 1 0( 1 0) ： 5 9 6 2 ( 编辑李树坤 ) 2 9 最 。 碟 及配合 比的铁路混凝土进行电通量和氯离子扩散系 数测试 ，并对这 2种方法的试验结果进行对比分析 ， 为铁路混凝土结构耐久性设计 以及相关标准修订提 供基本参数。 l 腮锻 一l扭鱼 离子渗透试验方法概述 1 1 AS T M C 1 2 0 2 电通量法 A S T M C 1 2 0 2电通量法试验装置如图 1 所示。 3 的 混凝上试件 0 3 m o l L 的 N a O H 溶液 图 1 AS T M C 1 2 0 2电通量法试验装置 试验依据 G B f F 5 0 0 8 2 -2 0 ( 0 普通混凝土长期 性能和耐久性能试验方法标准 ，采用 A S T M C 1 2 0 2 电通量法评价混凝土抗氯离子渗透性能。其原理是 ， 在直流电压作用下，氯离子能通过混凝土试件 向正 极方 向移动。通过测量一定时问内通过混凝土的电 荷量 ，即可反映混凝土抵抗氯离子渗透的能力。 1 2 混凝土氯离子扩散系数试验方法 ( R C M法 ) 混凝土氯离子扩散系数试验装置如图 2 所示。 试 验 槽 图 2 混凝土氯离子扩散系数试验装置 混凝土氯离子扩散系数是描述混凝土孑 L 隙水中 氯离子从高浓度 区向低浓度区扩散过程的参数，用 于评价混凝土抵抗氯离子侵蚀的能力。混凝土氯离 子扩散系数的测定依据 G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9中相关要 求进行。 2 混凝土抗氯离子渗透试验结果分析 2 1 试验结果 试 验共 选择 2 8 组 混凝 土试件 ，采用 A S F M C 1 2 0 2 方法和 R C M方法，对铁路混凝土抗氯离子渗 透性 能进 行试 验。混凝土强度等级为 C 5 0C 6 0 ， 试验龄期为 5 6 d ，混凝土掺合料分为单掺矿粉或粉 煤灰 、同时掺加矿粉和粉煤灰 2类 ，混凝土掺合料 的原材料生产厂家或产地均不相同。混凝土掺合料 与抗氯离子渗透试验结果见表 1 。 表 1 混凝土掺合料与抗氯离子渗透试验结果 3 0 铁道技术监督 ! 1 l l _ J 2 2 试验 结果分析 从表 2 可知，试验用铁路混凝土配合比胶凝材 料用 量 在 4 4 0 k g m 3 5 0 0 k g m 3 ，砂率 在 3 0 3 9 ， 水胶 比为 0 2 3 0 3 1 。 试验结果显示 ，电通量法所得数据分布区间范 围较大 ，在 1 7 0 C 1 1 9 4 C范围内 ； 氯离子扩散系数 法所得数据分布区间范围较小 ，在 0 51 0 m2 s 3 5 1 0 一 m2 s 范同内。这表 明用氯离子扩散系数评 价混凝土渗透性能的敏感度比电通量法低 。 T B T3 2 7 5 -2 0 1 1 铁路混凝土 规定 的混凝土 抗氯离子渗透性能技术指标分别为 ： 5 6 d电通量不大 于 1 2 0 0 C，5 6 d氯离子扩散系数不大于 8 1 0 - m 2 s 。 从试验结果可 以看 出，采用 2 种试验方法所得 数据均满足 T B I 3 2 7 5 l2 0 1 1 中相关技术指标要求 4 1 。 从试验时间上看 ，A S T M C 1 2 0 2电通量法试验 时间为 6 h ，R C M法试验的初始 电流主要在 5 mA 6 0m A内，所需试验时间为 2 4 h 一 9 6 h ，即 R C M法所 需试验时间要长于电通量法的试验时间。 3 结论 一 般情况下 ，混凝 土抗渗性能与 昆 凝 土孑 L 结 构、 孑 L 溶液有关，混凝土中添加粉煤灰或矿粉等活 性矿物掺合料后 ，混凝土更密实 ，孔结构更加细化 ， 并且对混凝土孔溶液的离子种类及浓度产生一定影 响 ，使混凝土的抗渗性能进一步提高。 通过对上述试验数据的统计分析，可以得出以 下结论。 ( 1 )从定性分析即铁路混凝土抗氯离子渗透性 能合格判定的角度看，2 种试验方法都适用于测试 铁路混凝土抗氯离子渗透I生 能，而且 2 种试验方法 对混凝土抗氯离子渗透性能做定性比较优于做定量 的比较 。 ( 2 )总体上看 ，电通量试验结果较大时，扩散 系数试验结果也较大， 但无法给出2 组试验数据之 间的相关系数。这是由于试验时，无论用哪种方法 都会受到其他 因素如试验设备条件 、操作人员 、外 界温度与湿度 、混凝土本身不均匀性等因素的影响 ， 因此需根据实际情况选择合适的试验方法 ，并对试 验结果进行合理修正 ，使试验数据更接近于真实值。 ( 3 ) A S T M C 1 2 0 2电通量法和 R C M法各有特点 ， 目前 2种方法均是我国使用较多的测试混凝土抗氯 离子渗透能力 的方法 。2种方法之间应存在一定的 线性关系，但许多资料 的统计结果仍存在差异 ，用 A S T M C 1 2 0 2 法或 R C M法测试混凝土抗氯离子渗透 能力时 ，需注意 2种方法各 自的适用条件和影响因 素，如要准确分析两者之间的关系 ，还需积累数据 和进一步研究 。 参考文献 1 A S T M C 1 2 0 2 -2 0 1 2 S t a n d a r d t e s t me t h o d s f o r e le 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 a b i l i ty t o r e s i s t c h l o ri d e i o n p e n e tr a t i o n S 2T a n g L n p i n g ，L 0 Ni l s s o n Ra p i d d e t e r mi n a t i o n o f t h e c h l o r i d e d i f fu s i v i t y i n c o n c r e t e b y a p p l y in g a n e l e c t ri c fi e l d J A C I Ma t e ri a l s J o u r n a l ，1 9 9 2 ，8 9( 1) ： 4 9 5 3 3 陈肇元，赵国藩 混凝土结构耐久性设计与施工指南 M 北 京 ： 中国建筑 - 业 n 版社，2 0 0 4 4T B ， r 3 2 7 5 2 0 1 1 铁路混凝土 S ( 责任编辑刘春雨 ) 31