浅谈高强混凝土耐久性的测试技术.pdf

第3 6卷第 3期 2 0 1 0年 6月 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 2 0 5 浅谈高强混凝土耐久性的测试技术 邓朝飞， 李江华 ( 四川建筑职业技术学院， 四川 德阳6 1 8 0 0 0 ) 摘要： 近些年来， 有关混凝土耐久性不 良， 致使混凝土结构提早破坏的报道越来越多。如我国2 0 0 5年全国公路普查 ， 公路危 桥已有上万座， 每年实际维修费用近 4 o亿。早期的北京西直门立交桥使用不到 1 9年就被迫拆除。混凝土结构耐久性造成的 损失， 已大大超出了人们的估计。而且， 混凝土耐久性不良还会带来一系列其他问题， 如资源浪费、 能源浪费、 生态环境恶化 等， 所以， 人们越来越关注混凝土的耐久性。如何能在短时间内评定新、 老混凝土的耐久性 ， 已成为工程界最为关注的热点问 题之一 。 关键词： 高强混凝土； 耐久性； 测试技术 中图分类号 ： T U 5 2 8 ． 3 1 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 8—1 9 3 3 ( 2 0 1 0 ) 0 3—2 0 5— 0 3 0 引 言 近年来， 水泥基材料的耐久性问题一直是材料 科学与技术研究 的重点之一 。国家标准 G B J 8 2— 1 9 8 5对普通混凝土耐久性能试验方法 已有规定 ， 但 是， 对高性能混凝土耐久性的试验方法还没有明确 规定。而高性能混凝 土在现代建筑工程施 工技术 中， 应用范围日 益宽广， 所以， 其耐久性的测试方法 迫待解决 。 1 研究的内容 混凝土耐久性所包括 的内容很多 ： 抗渗性 、 抗冻 性、 抗腐蚀性能、 抗碳化性能、 碱骨料反应等。每一 性能的影响因素和破坏机理都很复杂， 但是提高混 凝土 自身的密实度 ， 都能有效地改善这些性能。通 常情况下， 渗透性低的混凝土， 其耐久陛一般也比较 好。也可以说， 混凝土耐久性的好坏， 与其自身抵抗 气体、 液体、 离子的渗透性能关系密切。本文主要对 高强混凝土的渗透性采用不同的方法进行测试， 分 析、 确定高强混凝土耐久性的合理测试方法。 2主要原材料 2 ． 1 水泥 四川双马水泥 P ．I I 5 2 ． 5 R硅酸 盐水泥 ， 配制 C 6 0 ， C 7 0混凝土 ； 四川双马水泥 P ．1 I 6 2 ． 5硅酸盐 水泥， 配制 C 8 0 混凝土。 2 ． 2细集料 中砂： 采用四J i I 德阳绵远河砂， 细度模数 2 ． 8 ， 收稿 日期 ： 2 0 0 9 - o 5 - 3 1 作者简介： 邓朝飞( 1 9 7 4一) ， 男， 湖南衡东人 ， 硕士研究生， 讲师， 研 究方 向： 建筑材料应用。 E —ma i l ： D e n g c f 0 8 3 8 @ 1 6 3． c o i n 堆积密度 1 4 8 0 k g ／ m ， 表观密度 2 5 8 0 k g ／ m。 ， 含泥量 为 1 ． 2 ％ ， 泥块含量为 0 ． 2 ％。 2 ． 3 粗集料 碎石 ： 采用花岗岩碎石 ， 粒径范围 5— 2 0 mm连 续级配， 针片状含量为 3 ． 0 ％ ， 含泥量为0 ． 3 ％， 泥 块含量为 0 ． 1 ％。 2 ． 4夕 卜 力 Ⅱ 剂 成都华西外加剂厂生产的 S P F高效减水剂 。 2 ． 5 粉煤灰 成都博磊粉煤灰综合开发有限公司生产的Ⅱ 级 粉煤灰 ， 比表面积 2 8 0 0 c m ／ g ， 其化学成分见表 1 。 表 1 粉煤灰的化学成分 ／ ％ 皇 堑 量 3 9 ． 1 6 2 3． 6 3 1 7． 9 9 6 ． 2 5 】 ． 7 6 2． O 1 2． 6 7 6 ． 3 7 2 ． 6矿渣 四川省乐山市 宁辉建材有 限公司生产 ， 比表面 积 6 3 0 0 c m。 ／ g ， 其化学成分见表 2 。 表2 矿渣的化学成分 ／ ％ S i O 2 C a O A 1 2 0 3 T i O 2 F e 2 0 3 M g O S O 3 烧失量 31 ． 91 3 7． 9 5 9 ． 71 2 ． 6 0 3． 2 8 8． 41 ／ 2 ． 3 O 3混凝土的渗透机理 混凝土耐久性的影 响因素和破坏机理很复杂 ， 但其共同点是： 都与水或其他有害液体、 气体向其内 部传输的难易程度有关。提高? 昆 凝土耐久性的关键 是提高混凝土自身的密实度， 有效提高其抗渗性能。 水在混凝土中运动分为 7 个阶段。第 1阶段： 水分通过吸咐和表面扩散进入混凝土内的孔隙； 第 2阶段 ： 水在孑 L 壁上形成 吸咐层 ， 水分通过蒸汽扩散 深入混凝土孔隙内部； 第 3阶段： 相对湿度增加， 蒸 汽在孔中冷凝并形成水膜， 水膜两侧出现压力差， 水 膜在孔中渗透； 第 4阶段： 孔壁水层屈服， 液体渗透 四川建筑科学研究 第3 6卷 并伴有蒸汽扩散； 第 5阶段： 孔中局部水饱和， 液体 渗透， 流动； 第6阶段： 孑 L 完全饱和， 液体流动； 第 7 阶段 ： 离子扩散。 4 渗透深度法测试 4 ． 1 测试原理 采用一次加压到规定值， 恒压 2 4 h后， 测量混 凝土平均渗水高度， 评价混凝土渗透性。 4 ． 2 试验用混凝土配合比( 表 3) 表 3 试验用混凝土配合 比 口 混凝土 混凝土配合E ／ ( k g ／ m 。 ) 坍落度 钢 强度等级 水泥 粉煤灰 矿渣砂 石 水外加剂／ n u n 4 ． 3 测试结果( 表 4) 表 4 渗透深度法测试 结果 叁 2压 8 强d 度,~ 磊 叁 墨 荽 毳 叁 墨 墓 ’ ， MP a ／mm 。 ／ MP a ／mm ／MPa ／ mm A1 6 9 ． 8 9 Bl 8 O． 2 6 C1 8 9 ． 4 3 A2 6 9 ． 4 7 B 2 8 1 ． O 4 C 2 9 O ． 3 2 A3 6 8 ． 7 7 B 3 8 O． 7 4 C 3 9 1 ． O 2 A 4 7 1 ． 2 5 B 4 8 1 ． 8 2 C 4 9 3 ． 2 1 4 ． 4分析总结 渗透深度法其优点是能真实地反映混凝土的渗 透 陛； 缺点是由于试验设备所能施加的压力有限 ， 低 渗透性混凝土较难获得准确结果。对于高强混凝 土 ， 由于其水灰比都较小 ， 水泥用量多 ， 水化产物多 ， 密实度大， 采用渗透深度法测试的结果偏差不是很 明显 。 相 同强度等级的混凝土， 其渗透高度存在这样 的趋势： 不掺混合材料的混凝土 > 掺活性混合材料 的混凝土 > 掺多种活性混合材料的混凝土。原因是 活性混合材料的二次反应 ， 进一步提高混凝 土内部 的密实度， 能进一步降低其渗透性。 5电通量法测试 5 ． 1 测试原理 为快速测定混凝土抗氯离子扩散性 ， 根据氯离 子在直流电压作用下能渗透混凝土向正极方向移 动， 测量通过的电荷流量， 来反映透过混凝土氯离子 量的原理 。 5 ． 2 判定依据 美 国 A S T MC 1 2 0 2法按照通过电荷量 的大小 ， 将 混凝土分为5 个等级来判定其抗渗性， 参见表5 。 表 5 美 国 A S T MC 1 2 0 2法判定依 据 5 ． 3试验混凝土配合比 试验混凝土配合 比同 4 ． 2节 。 5 ． 4 测试结果 ( 表 6) 。 表 6 电通量法测试结果 编 号 铲 评 价 编 号 评 价 编 号 铲 评 价 A1 1 1 4 2 ． 2 3 低 B 1 1 0 8 7 ． 6 5 低 C 1 8 9 5 ． 5 5非常倡 A 2 1 1 2 5 ． 6 4 低 B 2 9 8 7 ． 2 2 非常低 C 2 7 2 2 ． 4 8非常佴 A 3 1 1 3 2 ． 4 1 低 B 3 9 7 5 ． I 1 非常低 C 3 7 0 8 ． 1 4 非常佴 A 4 1 0 4 6 ． 4 5 低 B 4 8 4 3 ． 7 9 非常低 C A 6 2 5 ． 1 2非常低 5 ． 5分析总结 电通量法能比较直观地反映混凝土中氯离子 的 渗透陛， 缺点是由于通过混凝土试件的电量与孔溶 液中所有离子有关 ， 而不 只是氯离子 ， 所以， 孔溶液 组成及离子浓度对测试结果有一定的影响。 从测试结果可得 ： 混凝土的强度越高 ， 其水灰 比 相对较小 ， 电通量越低 。掺人混合材料后 ， 对电通量 有一定影响， 混合材料掺量越多， 种类越多， 电通量 越低 。 6混凝土强度与渗透性分析 表 4 ， 6的测试结果显示 ， 混凝土抗压强度与其 渗透高度、 电通量之间并无必然联系。抗压强度高 并不能说明其渗透性低。混凝土强度是指在荷载作 用下抵抗破坏的能力 ， 属力学指标 ， 耐久性是指抵抗 周围环境各种因素作用下 ， 保持其原有性能的能力 ， 二者无相关性。 7 结 论 ( 1 ) 渗透深度法测 的是混凝土 的透水性， 混凝 土的渗透性还应考虑其透气性和透离子性能， 将更 符合工程实际情况。对于高强混凝土， 渗透深度法 较难达到试验 目的， 且灵敏度不及电通量法， 从而影 响测试结果 。 ( 2 ) 高强混凝土的水灰比很低， 其抗渗性能较 好， 如适当掺加矿物掺合料， 更能明显改善其抗渗 性， 提高其耐久性。A S T M C 1 2 0 2法测试高强混凝土 2 0 l 0N o ． 3 邓朝飞， 等： 浅谈高强混凝土耐久性的测试技术 2 0 7 耐久性较灵敏 ， 能较清晰地反映其耐久性 的好坏。 ( 3 ) 混凝土强度与其耐久性无 明显相关性 。 ( 4 ) 传统的混凝土渗透性测试方法， 对于高强 混凝土渗透性的测试有其局限性。对于高强混凝土 的设计 ， 耐久性是一个重要的设计指标 ， 快速混凝土 渗透性测试方法将能更准确、 更真实地反映其耐久 性 。 参 考 文 献 ： [ 1 ] 冯乃谦， 牛全林 ， 等． 混凝土耐久性病害综合症及其预防的研 究[ J ] ． 中国水泥， 2 0 0 3 ， ( 1 0 ) ： 3 1 - 3 5 ． 姚燕． 中国混凝土材料耐久性研究 的新进展[ R ] ． 北京： 中 国建筑材料科学研究院． Ho w t o l il l e t o d a y s e o n e r e t e d ur a b l e f o r t o mo r r o w．T h e I n s t i t u t e o f Ci v i l En g i n e e r i n g ． L o n d o n， 1 9 9 5． 冯乃谦， 邢峰． 高性能混凝土技术[ M] ． 北京： 原子能出版 社 ， 2 0 0 0 ． 姚燕， 王玲， 田培． 高性能混凝土[ M] ． 北京： 化学工业 出版社 ， 2 0 0 6 。 Z o n g i i n 1 ,I a n d C h u n g k o n g C h a i ．N e w w a t e r p e r me a b i l i t y t e s t s c h e m e f o r c o n c r e t e [ J ] ． A C I M a t e r i a l s J o u r n a l ， 2 0 0 0 ． 王学森． 混凝土气密性原理与检测[ J ] ． 混凝土， 2 0 0 5 ， ( 2 ) ． ( 上接第 2 0 0页) 5 结语 废弃 C R T玻璃的建材资源化虽然发展前景良 好， 但仍存在许多问题， 如废玻璃的规模化回收和稳 定供应、 相关处理工艺的深度开发、 建材产品的市场 推广等， 唯有较好满足资源、 环境、 技术、 经济、 法律 和社会等多方面要求而生产 的建材制 品， 才有可 能 真正实现产业化。在资源和环境问题 日益突出的时 代背景下， 我国在此领域有望取得大的进步和发展。 致谢： 感谢河南安彩高科股份有限公司曹国喜 博士为本文提供的支持和帮助。 参 考 文 献 ： [ 1 ] 阎利 ， 史抗洪 ， 刘应 宗．废弃 C R T玻璃的建材 化处理处置 与 再生利用[ J ] ． 安阳工学院学报， 2 0 0 5 ， 1 8 ( 6 ) ： 4 - 9 ． [ 2 ] 阎利， 刘应宗， 王靖． 我国电子废弃物处理处置技术路线 选择研究[ J ] ． 中国工程科学， 2 0 0 6 ， 8 ( 5 ) ： 7 9 - 8 3 ． [ 3 ] 阎利． 废旧电器再生利用技术管理研究[ D ] ．天津 ： 天津大 学，2 0 o 6 ． [ 4 ] 阎利． 废旧电器再生利用项目可行性研究方法与实务[ M ] ． 北京 ：化学工业出版社 ， 2 0 0 8 ． [ 5 ] 高淑雅， 郭宏伟， 董晓锋， 等． 利用废阴极射线管制备泡沫玻璃 及其性能研究[ J ] ． 新型建筑材料， 2 0 0 7 ， ( 9 ) ： 4 4 ． [ 6 ] E n r ic o B e ma r d o ， F r a n c e s c a A l b e r t i n i ． G l a s s f o a m s f r o m d i s m a n t l e d c a t h o d e r a y t u b e s [ J ] ． C e r a m i c s I n t e r n a t i o n a l ， 2 0 0 6 ， 3 2 ： 6 0 3 - 6 0 8 ． [ 7 ] J C ／ T 6 4 1 — 2 0 0 5泡沫玻璃绝热制品[ S ] ． [ 8 ] 浙江振申绝热科技有 限公司[ E B ／ O L ] ．h u p ： ／ ／ w w w ． z h e n s h — e n ． e n ．[ 2 0 0 8— 0 2 - 2 8 ] ． [ 9 ] P i t t s b u r g h C o mi n g F o amS l ~I n s u l a t i o n [ E B ／ O L ] ．h t t p ： ／ ／ w w w ． f o a n a g l a s i n s u l a t i o n ． c o rn _[ 2 0 0 8 — 0 2 — 2 8 ] ． [ 1 O ]G B 5 0 8 5 ． 3- 2 0 0 7危险废物鉴别标准——浸出毒性鉴别[ S ] ． 1 j 1 J 1 J 1 J