水灰比对混凝土强度及氯离子渗透性的影响.pdf

王立峰等 ： 水灰 比对混凝土强度及氯离子渗透性 的影响 7 水灰 比对 混凝土 强度及氯离子渗 透性 的影响 王立峰 ， 李家和 ， 朱广祥 ， 朱卫 中 ( 1 ． 中铁 建设集团有限公司 。 哈尔滨1 5 0 0 0 1 ； 2 ． 哈尔滨工业大学土木工程学院 ． 眙尔滨1 5 0 0 0 1 ； 3 ． 黑龙江 省寒地建筑科学研究院 ， 哈尔滨1 5 0 0 8 0) 【 摘要】 主要研究了水灰 比对混凝土强度和氯离子电通量的影响。试验结果表明： 水灰比增大混凝土的 强度明显降低， 氯离子电通量增大 ； 水灰比从 0 ． 3 3增加到 0 ． 3 7和 0 ． 4 1时， 混凝土2 8 d氯离子电通量的增加幅度 接 近或超过 了 5 0 ％ 。 【 关键词】 混凝土； 水灰比； 氯离子渗透 ； 抗压强度 【 中图分类号】 T U 5 2 8 ． 0 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 — 6 8 6 4 ( 2 0 1 1 ) 0 5 — 0 0 0 7 — 0 2 I NFLUENCE oF W ATER- CEM ENT RATI o oN STRENGTH AND CHLoRⅡ) E I oN P ERM EABI LI TY oF CoNCRETE WANG L i — f e n g ，L I J i a — h e ，ZHU G u a n g ． x i a n g ，Z HU We i 。 z h o n g ( 1 ．C h i n a R a i l w a y C o n s t r u c t i o n G r o u p C o ． ， L t d ． ， Ha r b i n 1 5 0 0 0 1 ，C h i n a ； 2． S c h o o l o f Ci v i l En g i n e e r i ng，HI T，Ha r b i n 1 5 0 0 01，Chi n a； 3 ．He i l o n g j i a n g P r o v i n c e A c a d e m y o f C o l d A r e a B u i l d i n g R e s e a r c h ， H a r b i n 1 5 0 0 8 0， C h i n a ) Abs t r a c t ： I n flu e nc e o f wa t e r — c e me nt r a t i o o n s t r e n g t h a nd c h l o rid e i o n p e r me a b i l i t y o f c o nc r e t e i s s t u di e d i n t h i s p a p e r ．Th e r e s u l t s s ho w t h a t s t r e n g t h d e c r e a s e d s i g ni fic a n t l y，e l e c t r i c flu x i nc r e a s e d wh e n wa t e r — c e me nt r a t i o i n c r e a s e d．W he n wa t e r — c e me nt r a t i o i n c r e a s e d f r o m 0． 3 3 t o 0． 3 7 a n d 0． 41，28 d e — l e c t r i c flu x o f c o n c r e t e i nc r e a s e d c l o s e t o 5 0％ ． Ke y wo r ds： c o n c r e t e， ； wa t e r — c e me n t r a t i o； c h l o ride p e r me a b i l i t y； c o mp r e s s i v e s t r e n g t h 随着混凝 土技术 的进 步 ， 影 响 混凝 土 的可 变 因素 越来 越 多 ， 这些 因素影响着混凝土 的两 个最重 要 的性能 参数 ， 即 渗透性和强度。混凝土的渗透性是其耐久性的最重要 方 面， 实际工程中的混凝土往往是受环境中的水 、 气体 以及侵 蚀性介质的侵入而劣化。产生上述劣化作用需要内、 外两 个因素 ， 内部因素是指混凝土的成分和结构， 外部因素是 指环境中侵蚀性介质和水等。为此有必要从内部因素人手 提高混凝 土的耐久性能 J 。由于渗 透性 是混凝 土最 根本 的 性质之一 ， 并且与耐久性直接 相关 ， 所 以成 为混 凝土 试验 和 研究中的一项重要内容 。本文通过试验测试 了不 同水灰 比的混凝土强度和氯离子电通量， 目的在于为配制更加抗 渗的混凝土提供基础数据。 1 试 验 ( 1 ) 原材 料 ： 水 泥 ： P0 4 2 ． 5水 泥 ； 粗 集 料 ： 表 面 粗 糙 、 级 配 良好的碎石 ， 粒径 为 5～2 5 m m， 压碎 指标 为 3 ％ ， 含 泥量为 0 ． 2 ％ ； 砂 ： 山砂 ， 细度模 数为 2 ． 8 ， 满足 Ⅱ区级配 的要 求 ， 含 泥量为 0 ． 9 ％ ； 减水剂 ： 菏 泽联强 建筑材 料有 限公 司生 产的聚羧 酸高效减水剂 ； 水 ： 哈尔滨 自来 水。 ( 2 ) 混凝 土配合 比设 计 。本 试验 中混 凝土 的砂 率 为 4 0 ％ ， 固定砂石用量 ， 改变拌合用水 ， 通过调整高效减水剂的 用量使混凝土坍落度控制在2 0 0 2 0 ra m， 如表 1 所示。 表 1 混凝土配合 比设计 k g m ( 3 ) 试验 方法 ： 试验 采用 A S T M C 1 2 0 2法测试 混凝 土 氯离 子 电 通 量。 将 每 组 新 拌 混 凝 土 制 成 3个 尺 寸 为 ~l O O m m X 5 0 ra m的试块， 标准养护至2 8 d后进行真空饱水 ， 饱水结束后进行测 试。测试时在试 件轴 向施 加 6 0 V的直 流 电压 ， 试 件 两 端 的 正 负试 验 槽 内分 别 注 满 摩 尔 浓 度 为 0 ． 3 m o l ／ L的 N a O H溶液 和质量 浓度 为 3 ． O ％ 的 N a C 1 溶 液 ， 记录 6 h内通过试件 的总 电量 即为试件的电通量 。 抗压 强 度 采 用 1 0 0 m m X 1 0 0 m m 1 0 0 m m 的立 方 体 试 [ 基金项 目] “ 9 7 3 ” 计 划项 目“ 水 泥低 能耗 制备 与 高效应 用 的基 础研 究” 第 六课 题 “ 水泥 基材 料 的产物 与结 构稳 定 性及 服 役行 为 ” ( 2 0 0 9 C I3 6 2 3 1 0 6 ) ； 中铁建设集 团项 目“ 新建 哈尔滨西客站工程严寒气候条件下结构混凝土冬期施工技术研究 ” 8 低温建筑技术 2 0 1 1年第 5期 ( 总第 1 5 5期 ) 件 ， 测试的结果乘 以 0 ． 9 5得 到混凝土 的抗压强度 。 2试验 结果与分析 2 ． 1 拌合物 的性能 工作性包括混凝土的流动性、 保水性、 粘聚性、 可泵性 及易密性、 坍落度损失等综合性能。这些性能与混凝土组 成成分中各组分性质、 配合 比例及施工操作条件等因素有 关； 同时这些性能又将直接影响混凝土的施工 ， 并进一步影 响混凝土的使用性能。本试验通过： ①坍落度评价流动性； ②拌合物在搅拌时的泌水情况( 即分为泌水和不泌水) 评价 保水性； ③搅拌过程 中观察拌合物各组分的分层和离析情 况来评价粘聚性。为了更清楚地描述粘聚性， 我们把粘聚 性的目测情况分为五个标准来描述， 即： 优、 良、 中、 及、 差。 用 以上三个指标综合评价混凝土 的工作性。 不同水灰比拌合物的工作性能如表 2所示。由表 2可 知， 不同水灰比的混凝土的保水性和粘聚性都 良好， 坍落度 较小时粘聚性 相对 较好 。在流 动性基 本相 同 的情 况 下 ， 随 着拌合用水量的增加， 外加剂掺量减少。 表 2 混凝土拌合物的工作性 2 ． 2水灰 比对混凝土强度 的影 响 由图1水灰比对混凝土强度影响的试验结果可知： 水泥 用量为 5 1 0 k s ／ I l l 时， 水灰比从 0 ． 3 3增大到 0 ． 4 1 ， 混凝土的 3 d 、 7 d及2 8 d强度都降低 ； 水灰比从0 ． 3 7增加到0 ． 4 1 时 ， 混 凝土强度 3 d 强度从 4 2 ． 1 M P a降低到 3 7 ． 8 MP a ， 混凝土强度 7 d强度从 5 4 ． 7 MP a降低到 5 2 ． 4 M P a ， 混凝 土 2 8 d强度从 6 6 ． 5 MP a 降低到 6 1 ． 4 MP a ， 分别降低了4 ． 3 、 2 ． 3和5 ． 1 MP a ； 水灰比从 0 ． 3 3提高到0 ． 3 7时， 混凝土强度 3 d 、 7 d及 2 8 d强 度分别降为2 8 ． 1 、 加． 8 、 5 3 ． 5 MP a ， 降低幅度分别为 2 5 ． 5 ％、 2 2 ． 3 ％和 1 2 ． 8 ％， 降低幅度很大， 明显超过水灰比从 0 ． 3 7增 加到 0 ． 4 1 时混凝土强度的降低幅度。 w ／ c = O - 3 3 ~／ c = O ． 3 7 w ／ c = O．41 水灰比 图l 水灰比对混凝土强度的影响 由 以上分析不难得 出： 配制混凝 土时 ， 必须 很好地控 制 用水 量。当工作 性不满足要求 时 ， 应 该用减水 剂来调 节 ， 而 不是加水 。当附加 水很 少 时 ， 对 混凝 土强度 的影 响 不太 明 显 ， 但是附加水较多时 ， 混凝土的抗压强度降低幅度很 大。 2 ． 3 水灰 比对混凝土氯离子 电通量 的影响 2 5 o o 2 0 0 0 罂 1 5 0 0 崔 l O O O 礴 5 0 0 O w ／ e = O ． 3 3 ． ,／ e -- - O ． 3 7 w／ e =- O ．41 水灰 比 图2 混凝土氯离子电通量与水灰比的关系 从 图 2可以看出 ， 对于水泥用量为 5 1 0 k g ／ m 的混凝 土 ， 水灰比从 0 ． 3 3增加到 0 ． 3 7和 0 ． 4 1时， 混凝土的2 8 d氯离 子电通量从 1 5 5 8 ． 3 C变为 2 2 4 3 ． 8 C和2 5 5 6 ． 2 C ， 增幅分别为 4 3 ． 9 9 ％和6 4 ． O ％； 在上述条件下， 6 0 d时混凝土的电通量分 别降低到 1 0 7 1 ． 6 C 、 1 2 5 0 ． 4 C和 1 3 7 8 ． 5 C， 分别比混凝土2 8 d 氯离子电通量降低了 3 1 ． 2 ％、 4 4 ． 3 ％和4 6 ． 1 ％； 说明水泥用 量为 5 1 0 k g ／ m 时， 增 加用 水量使水灰 比增大 ， 混凝土 2 8 d的 抗氯离子渗透性降低的很迅速， 水灰比从 O ． 3 3增加到 D ． 3 7 和0 ． 4 1时， 混凝土 2 8 d电通量的增加幅度接近或超过了 5 0 ％ ； 水 灰 比对混 凝 土 6 0 d的 电通 量影 响 较小 ， 水灰 比从 0 ． 3 3 增 加到 0 ． 4 1 ， 混凝土的电通量增加幅度较小 ， 混凝土 的 抗氯离子渗透性都处于同一水平 ， 说明养护龄期对混凝土 的影响很大 ， 养护龄 期从 2 8 d增 加到 6 0 d ， 混 凝土 电通 量的 下降幅度都超过了3 0 ％， 并且对于水灰比较大的混凝土， 养 护龄期产生的作用更明显。 3结语 ( 1 ) 水泥用量为 5 1 0 k g ／ m ， 水灰比从 0 ． 3 3提高到 0 ． 3 7时， 混凝土3 d 、 7 d及 2 8 d强度降低幅度明显超过水灰 比从 0 ． 3 7 增加到 0 ． 4 1 时混凝土强度的降低幅度。 ( 2 ) 水灰比加大， 混凝土的氯离子电通量明显提高， 水灰比从 0 ． 3 3增加到 0 ． 3 7和0 ． 4 1时， 混凝土 2 8 d电通量 的增加 幅度接 近或超过 了 5 0 ％ ； 在本试验所选定水灰 比范 围内 ， 水灰 比对混凝土 6 0 d的电通量影响较小 。 参考文献 [ 1 ] 练波． 从混凝土的渗透性预测混凝土的耐久性[ J ] ． 广东建 材 ， 2 0 0 2 ， ( 1 ) ： 4 3— 4 4 ． [ 2 ] 袁广林 ．高性能混 凝土 中氯离子的渗透及结构 的耐久性估计 [ J ] ． 工业建筑 ， 1 9 9 7 ， ( 5 ) ： 1 1 — 1 3 ． [ 3 ] 赵铁军 ， 朱 金铨 ．钢 筋混 凝土 的氯离 子腐 蚀与耐 久性设 计 [ J ] ． 施工技 术， 1 9 9 5 ， ( 1 1 ) ： 3 7—3 8 ． [ 4 ] D h ir P K， e t a 1 ．P r e d i c t i n g C o n c mt e D u r a b il i t y f r o m i ts A b s o r p t i o n [ J ] ．C o n c r e t e D u r a b i l i ty ，A C I S P ． 1 4 5， 1 9 9 4 ： 1 1 7 7—1 1 9 4 ． [ 收稿 日期] 2 0 1 1— 0 3—1 6 [ 作者简介] 王立峰 ( 1 9 7 1一) ， 男 ， 山西大 同人 ， 高级工程师 ， 从事建筑工程管理工作 。 加 ∞ ∞ 加 如 ∞ 善 趟暇幽辖