第３８卷第ｕ期 ２ ０ １ ２年４月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖ０１．３８ Ｎｏ．１１ Ａｐｒ． ２０１２ 文章编号：１００９—６８２５（２０１２）１１－Ｏ１１４－０２ 盐蚀混凝土性能试验研究 徐四朋 李占伟 （１．承德九方建筑安装－Ｖ程责任有限公司，河北承德 ０６７０ＯＯ； ２．河北工业大学土木工程学院，天津３００４０１） 摘要：以混凝土氯盐腐蚀试验为基础，研究了受氯离子腐蚀后Ｃ２０，Ｃ３０两种强度混凝土的氯离子渗透深度、不同深度处氯离子 含量以及受腐蚀后混凝土的抗压强度变化规律，并对其原因做了初步分析，为混凝土构件以及结构的耐久性系统的研究打下了坚 实的基础。 关键词：混凝土，腐蚀，氯离子，试验研究 中图分类号：ＴＵ５２８ 文献标识码：Ａ ０引言 晾干。ｂ．试验过程。腐蚀到一定周期后，将混凝土试块取出晾干 严格按《普通混凝土力学性能试验方法标准》 进行抗压试 处于滨海盐雾环境中的钢筋混凝土结构，首先钢筋和混凝土 后，验。随后用文献［４］中介绍的硝酸银显色法来测量氯离子的渗透 材料遭受腐蚀，性能劣化，进而影响钢筋混凝土构件的力学性能。 力学性能测试结束后，用石材切割机干 氯离子通过扩散作用等方式进入混凝土内部，在混凝土孔隙中氯 深度。具体操作方法为： ｍｏｌ／Ｌ的硝酸银溶液。此时，在氯离子 离子由外及内大量积累，在混凝土内部产生结晶膨胀作用，随着 切开来，在切面处喷洒０．１结晶膨胀力的增大，混凝土无法承受便产生微裂纹，使氯离子更 含量高于一定值的区域，主要是ｃｌ一与Ａｇ 发生反应生成银白色 在氯离子含量低于一定值 易进入混凝土内部，从而导致混凝土遭受严重的腐蚀。我国在钢 的ＡｇＣｌ沉淀而使整个区域显银白色；主要是碱骨料中的ＯＨ 与Ａｇ 反应生成棕色的Ａｇ２０沉 筋混凝土结构耐久性研究中，多以钢筋为主要因素来研究，而在 的区域，淀。这两种不同颜色的区域中间会形成一条明显的交界线，称为 混凝土方面的研究起步晚，研究内容主要包括介质在混凝土中的 扩散过程的研究 Ｊ、介质对混凝土的腐蚀机理等，多年来并没有 变色边界。氯离子渗透面即试块表面到变色边界的平均宽度即 为氯离子的渗透深度。本试验将每个周期同一强度等级的试块 形成系统的研究。本文通过实验室加速腐蚀试验，来模拟现实滨海 再取平均值 盐环境对Ｃ２０，Ｃ３０两种强度混凝土的腐蚀，并对其受腐蚀后氯离 用钢尺随机量取七个深度值（排除明显的突变位置），即为氯离子渗透深度。对混凝土和钢筋有腐蚀作用的是侵入混 子渗透深度、氯离子含量及受腐蚀后混凝土抗压强度进行研究。 凝土砂浆中的氯离子，因此测定氯离子含量时研究的对象是混凝 １ 试验概况 土中的砂浆。本次试验参照规范ＪＴＪ ２７０－９８水运工程混凝土试验 本试验采用实验室加速腐蚀试验方法，针对Ｃ３０，Ｃ２０两种强 规程的相关条款进行氯离子含量的测定。 度混凝土受盐腐蚀后的性能进行研究，试块尺寸为１００ ｍｍ× ２试验结果及分析 １００ ｍｍ×１００ ｍｉｌｌ，标准条件养护。 ２．１ 腐蚀现象 １）试验材料。混凝土：水泥为Ｐ．０４２．５，细骨料为福建闽江 １）两种强度混凝土受氯离子腐蚀后表面均有剥蚀。其主要 江砂，粗骨料为天津蓟县碎石，粒径为５ ｍｍ～２５ ｍｉｌｌ，由天津雅鑫 原因在于氯离子由混凝土表面进入到混凝土内部，氯盐首先在混 荣福预拌砂浆混凝土有限公司生产。混凝土配合比见表１。腐蚀 凝土表面产生结晶膨胀，并产生应力，随着腐蚀时间的延长，此应 液采用无碘精制盐与自来水配置而成的浓度为１２％盐水。 力逐渐变大并向混凝土内部发展；同时氯盐首先将表层混凝土化 表１ 混凝土配合比及强度等级 学分解，综合二者作用导致混凝土表面发生松散、起皮等剥蚀现 编号ｌ水泥ｌ细骨料ｆ粗骨料 水 Ｉ泵送剂Ｉ强度 象，并随腐蚀时间的延长而加重。 Ｃ３０ ｌ １．００ ｌ ２．６０ ｌ ３．９０ ０．６６ ｌ ０．０３ Ｉ Ｃ３０ ２）低强度的Ｃ２０混凝土试块受腐蚀程度明显比较高强度的 Ｃ２０ ｌ １．００ ｌ ３．８０ ｌ ４．８５ ０．８８ ｌ ０．０３ ｌ Ｃ２０ ２）试验方法。ａ．腐蚀方法。实验室模拟滨海盐雾环境采用 Ｃ３０混凝土试块要严重。经分析可知，原因有三：ａ．Ｃ３０混凝土比 氯离子不易进入；ｂ．Ｃ３０混凝土的水泥胶抗 特制盐雾腐蚀箱，将配置好的盐水以盐雾形式喷出，同时为更好 Ｃ２０混凝土更加致密，ｃ．Ｃ２０混凝土水灰比高于Ｃ３０混凝土，因 的模拟现实条件，采用干湿交替的方式，每２４ ｈ喷８ ｈ，其余时间 裂强度高于Ｃ２０混凝土；［２］ 中铁十六局集团有限公司京沪高速铁路项目部．京沪高速 铁路ＣＲＴＳＩＩ型板式无砟轨道综合施工技术［Ｒ］．２０１０． Ｔｅｓｔ ｏｎ ＣＲＴＳⅡｔｙｐｅ Ｓｌａｂ ｂａｌｌａｓｔｌｅｓｓ ｔｒａｃｋ ｃｅｍｅｎｔ－ｅｍｕｌｓｉｉｆｅｄ ａｓｐｈａｌｔ ｍｏｒｔａｒ ＺＨＡＮＧ Ｈｕｉ－ｙｕａｎ （Ｔｈｉｒｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｉｘｔｅｅｎ Ｂｕｒｅａｕ Ｇｒｏｕｐ，Ｈｕｚｈｏｕ ３１３０００，Ｃｈｉａ）ｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ ＣＲＴＳ ＩＩ ｔｙｐｅ ｓｌａｂ ｂａｌｌａｓｌｆｅｓｓ ｔｒａｃｋ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｅｒｉｎｇ－Ｓｈａｎｇｈａｉ ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙ ｔｈｒｅｅ ｓｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｂａｓｉｓ， ｃｏｍｂｉｎｉｎｇｗｉｈｉｔｔｓ ｐｒｅ－ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｅｓｔ ａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｉｔｓ ｓｐｅｃｉｉｆｃ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｏｎ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｔｅｓｔａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ０ｎｔｈｅ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ ｔｙｐｅｓ ａｎｄ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ－ｅｍｕｌｓｉｉｅｆｄ ａｓｐｈａｌｔ ｍｏｒｔａｒ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｋｅｙ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒｓ，ＳＯ ａｓ ｔｏ ｌａｙ ｆｏｕｎ— ｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｃｉｅｎｃｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ・ｅｍｕｌｓｉｆｉｄ ａｓｐｈａｌｅｔ ｍｏｒｔａｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｉｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙ，ｓｌｂ ｂａｌａｌａｓｔｌｅｓｓ ｔｒａｃｋ，ｃｅｍｅｎｔ—ｅｍｕｌｓｉｉｆｅｄ ａｓｐｈａｌｔ ｍｏｒｔａｒ，ｔｅｓｔ 收稿日期：２０１２一Ｏ１－０９ 作者简介：徐四朋（１９６８－），女，工程师 第３８卷第１１期 ２ ０ １ ２年４月 徐四朋等：盐蚀混凝土性能试验研究 ・１１５・ 此Ｃ２０混凝土的化学成分较少，氯离子更易将其分解。 ２．２氯离子渗透深度 周期Ｃ２０试块的氯离子渗透深度较Ｃ３０试块的大。用钢尺测量 Ｃ２０和Ｃ３０两种强度混凝土的整体变化情况相同，即都是抗压强 度先升高，后降低，并且最终表现为稳定直线下降趋势，说明了混 无强度反弹趋势。 试块第二周期氯离子的渗透深度较第一周期有所增加，同一 凝土内部结构已遭腐蚀破坏，后取平均值，结果如表２所示。 表２氯离子渗透深度平均值 ｍｉｌｌ 蔷 篓 叫 从表２可以看到，两种强度等级混凝土氯离子渗透深度随腐 蹙 周期 蚀周期的发展规律相似，均随着腐蚀周期的增长而逐渐加深；且 扩散速度随周期和深度的增加变得越来越慢；Ｃ２０混凝土中氯离 圈２混凝土强度变化率随周期变化曲线 受腐蚀后混凝土内部物理状态发生变化，同时后期混凝土内 子渗透深度在腐蚀的整个过程中的任何阶段都较Ｃ３０混凝土中 部由结晶产生的膨胀应力过大，综合各个因素作用，造成内部结 的大，这是因为Ｃ２０较Ｃ３０疏松，氯离子更容易渗入并向内部发 构受损越来越严重，抗压强度越来越低，呈直线下降趋势。范颖 展；各阶段两者差值约为２ ｍｍ一３ ｍｍ，并基本保持稳定，说明强 芳考虑了不同腐蚀介质和不同溶液浓度对强度为Ｃ３０的混凝土 度等级的改变只会引起氯离子渗透深度的改变，对扩散速度的影 做了抗压强度试验研究ｌ５］，其中Ｃ３０混凝土在氯离子腐蚀条件下 响并不大；腐蚀的最后两个周期显示氯离子渗透深度虽然发展缓 的抗压强度增强现象与我的试验相同。日本学者早在２Ｏ世纪 慢，但仍呈上升趋势，并没有得到渗透深度的极值。 ８０年代，对海岸经年建筑物的调查结果，结果显示建筑物混凝土 ２．３氯离子含量变化规律 的抗压强度在最初的５年～１０年内有增强作用 Ｊ。 在盐环境中，氯离子会随着水分子向混凝土内部渗透。随着 腐蚀时间的增长，进入混凝土内部的氯离子含量和深度都会不断 的增长，对混凝土的腐蚀就越严重。图１为混凝土内不同深度处 氯离子含量曲线。 ３．Ｏ ２・５ ２．０ １．５ ３结语 １）两种强度混凝土受氯离子腐蚀后表面均有剥蚀，且低强度 混凝土表面剥蚀情况较严重。２）两种强度等级混凝土氯离子渗 透深度随腐蚀周期的发展规律相似，均随着腐蚀周期的增长而逐 渐加深；且扩散速度随周期和深度的增加变得越来越慢。３）氯离 子含量随着腐蚀周期的发展不断增加。４）两种强度混凝土的抗 压强度曲线整体变化情况相同，即都是抗压强度先升高，后降低， 并且最终表现为稳定直线下降趋势。同时低强度混凝土抗压强 度变化幅度较大，说明其耐氯离子腐蚀性能较差。 深度／ｒａｍ 枢１．０ Ｏ．５ 参考文献： ［１］ ＲＯＤＲＩＧＵＥＺ ０ Ｇ，ＨＯＯＴＯＮ Ｒ Ｄ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｃｒａｃｋｓ ｏｎ ｃｈｌｏ． ａ）ｃ２ｏ混凝土不同周期不同 摩氯离子含量变化曲线 ｒｉｄｅ ｉｎｇｒｅｓｓ ｉｎｔｏ ｃｏｎｃｒｅｔｅ［Ｊ １．ＡＣＩ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｊｏｕｒｎａｌ，２００３，１００ 零 （２）：１２０—１２６． Ｍ Ｍ，ｅｔ ａ１． ［２】 ＭＡＳＬＥＨＵＤＤＩＮ Ｍ，ＡＬ－ＺＡＨＲＡＮＩ Ｍ Ｍ，ＩＢＲＡＨＩＥｆｌｆｅｃｔ ｏｆ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｏｉｌ ｏｎ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｃｏｒｒｏ． 面 如 橱Ｅ 蟥 ｓｉｏｎ［Ｊ］．Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｍａｔｅｉｒａｌｓ，２００７（２１）：１８２５－ １８３２． 深度Ｉｍｍ ［３］ ＧＢ／Ｔ ５００８１－２００２，普通混凝土力学性能试验方法标准［ｓ］． ［４］ 何富强，史才军，元强．硝酸银显色法检测混凝土中氯离 ｂ）ｃ３ｏ混凝土不同周期不同深度氯离子含量变化曲线 圈１混凝土中氯离子含量随深度变化曲线 子的迁移［Ｊ］．硅酸盐学报，２００９（７）：１２２９－１２３４． ［５］ 范颖芳，张英姿，胡跃东．氯化钠侵蚀混凝土力学性能试验 研究［Ｊ］．大连海事大学学报，２００８，３４（１）：１２５－１２８． ２．４混凝土抗压强度变化规律 混凝土抗压强度变化率随腐蚀周期变化曲线如图２所示。 图２较好的反映了盐雾腐蚀下混凝土抗压强度随腐蚀时间 ［６］ 牛获涛．海洋环境下混凝土强度的经时变化模型［Ｊ］．西安 的变化情况，文献［５］［６］也得到了类似的结果。由图２可以看出 建筑科技大学学报，１９９５，２７（１）：４９－５２． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｆｅａｔｕｒｉｎｇ ｆｏｒ ｓａｌｉｎｅ ｓｕｂｓｔａｎｃｅ ａｔｔａｃｋ ＸＵ Ｓｉ－ｐｅｎｇ’ＬＩ Ｚｈａｎ．ｗｅｉ （１．Ｃｈｅｎｇｄｅ如扣 Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｉｄ，Ｃｈｅｎｇｄｅ ０６７０００，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｅｅｎｒｉｇ Ｃｏｌｎｌｅｇｅ ｏｆＨｅｂｅｉ Ｉｎｄｕｓｔｉｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００４０１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ａｓ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｔｈｅ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｉｏｎ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ ｄｅｐｔｈ ｏｆ Ｃ２０ ａｎｄ Ｃ３０ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ，ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｈｅ ｃｈｌｏｒｔｉｄｅ ｉｏｎ ｏｆ ｈｅ ｖａｒｉｔｏｕｓ ｄｅｐｔｈｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｌａｗ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓ－ ｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ，ａｎｄ ｕｎｄｅｒｔａｋｅｓ ｔｈｅ ｐｒｉｍａｒｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎｓ，ＳＯ ａｓ ｔｏ ｌａｙ ｔｈｅ ｓｔｅａｄｙ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅ－ ｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｕｒａｂｌｅ ｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ，ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｉｏｎ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ