高性能混凝土的抗氯离子渗透性与耐久性评估

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发布时间：2021-09-15

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高性能混凝土的抗氯离子渗透性与耐久性评估
王睿’，王信刚。齐瑞文’
(1．南昌大学艺术与设计学院，江西南昌330031；2．南昌大学建筑工程学院，江西南昌330031)
摘要：分析了钢筋混凝土中氯离子侵蚀引发钢筋锈蚀的机理，采用电量法和氯离子扩散系数法来评价高性能混凝土的渗透性，并进行
氯离子侵蚀环境下的混凝土耐久l眭评估和寿命预测研究。结果表明：普通混凝土(简称OC)、高性能混凝土(简称I-IPC)和低渗透混凝土
(简称LPC)的6h导电量和氯离子扩散系数的排列顺序均为：OC>HPC>LPC，其抗氯离子渗透性能排列顺序为：LPC>HPD0c。阳，c和
LPC在氯离子侵蚀环境下的使用寿命能够满足设计基准期100年的设计要求，而OC不能达到设计基准期100年的设计要求。
关键词：高性能混凝土；渗透性；耐久陛；氯离子；寿命预测
中图分类号： TU528．01 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2010)06—0028—03
Chloride ion penetration resistance of high performance concrete and its durability assessment
WANGRui’，WANGXin-gang ，OIRui—wen
(1．Arts andDesignCollege，NanchangUniversity，Nanchang 330031，China；
2．School ofCivil Engineering and Architecture，Nanchang University，Nanchang 330031，China)
Abstract： The mechanism of reinforcement corrosion caused by chloride penetration into concrete was analyzed．The permeability of high
performance concrete was investigated by means ofcoulomb test method and chloride diffusion coefi cient test method．Durability assessmeut and
service life prediction ofconcrete exposed to chloride environment were study．Th e results show that the order ofconductive charge for 6 hours and
chloride diffusion coefficient ofordinary concrete(abbr．OC)．highperformance concrete(abbr．HPC)andlOWpermeability concrete(abbr．LPC)
iS OC>HPC>LPC．but tlle order of chloride ion penetration resistance iS LPC>HPC>0C．Service life of HPC and LPC exposed to chloride
environment couldmeetdesign requirementof100 years，butOC couldn’tmeetdesign requirement of100years．
Keywords： highperform ance concrete；perm eability；durability；chlorideion；servicelifeprediction
0 引言
混凝土渗透性控制着水、气体和侵蚀性离子在混凝土中的
传输速率，与混凝土耐久性有着密切的关系。在海洋混凝土结
构以及应用除冰盐的道路、桥梁和城市立交桥等受到氯离子严
重侵蚀的环境中，氯离子侵蚀是造成钢筋锈蚀的主要原因，氯
离子侵入钢筋混凝土内部会引起钢筋失效，从而严重影响钢筋
混凝土结构耐久性和安全性【I．3】。现行国家标准采用的加压透水
法无法准确评价出侵蚀性离子环境下高性能混凝土的渗透性，
而应该采用国际上通用的电量法或氯离子扩散系数法来检测
其抵抗环境中侵蚀性离子的渗透性l 4l。本试验分析了钢筋混凝
土中氯离子侵蚀引发钢筋锈蚀的机理，采用电量法和氯离子扩
散系数法来评价高性能混凝土的渗透性，并进行氯离子侵蚀环
境下的混凝土耐久性评估和寿命预测研究。
1 氯离子侵蚀引发钢筋锈蚀的机理
混凝土孔隙中水分通常以饱和Ca(OH) 溶液形式存在，其
中还含有一些NaOH和KOH，pH值在12．5左右，在这样的强碱
性环境中，钢筋表面被氧化而形成一层厚度为2~6 am的水化氧
化物(nFe203"mH20)，俗称钝化膜栩。钝化膜很致密，能牢固地吸
附在钢筋表面，使钢筋处于钝化状态，即使在有H20和0：的条
件下钢筋也不会发生锈蚀。但是，当pH值<1 1．5时，钝化膜开
始不稳定并逐步破坏成为活化态，使钢筋开始锈蚀旧。
混凝土中氯离子含量对钢筋锈蚀的影响极大。氯离子可能
是随混凝土组成材料(水泥、砂、石、外加剂)进入混凝土的，也
可能是在混凝土硬化后经其孑L隙由外界渗入的。当钢筋混凝土
长期处于氯离子侵蚀环境时，氯离子就会随水进入混凝土内
部，最终会接触钢筋并开始积累导致钢筋锈蚀。
1．1 破坏钝化膜
当氯离子达到临界浓度后，在有足够I{2O和0：的条件下，
即使混凝土的碱度较高，pH>l 1．5时，氯离子也能破坏钝化膜
(临界氯离子浓度与钢筋周围混凝土的碱度有关，碱度愈高，临
界氯离子浓度值愈大。通常用Cl一与OH一的浓度比值来表示临
界氯离子浓度，当C1-／OH一的摩尔比>o．6时，钢筋钝化膜破坏)，
使钢筋开始锈蚀，生成Fe(OH) ，即铁锈。氯离子能破坏钝化膜
主要是由于氯离子半径小，活性大，容易吸附在位错区、晶界区等，
氯离子有很强的穿透钝化膜的能力，在钝化膜内层(铁与氧化
物界面)形成易溶的FeC1 ，使钝化膜局部溶解，形成坑蚀现象。
1．2 形成腐蚀电池
当混凝土的碱度较低时，微量氯离子也有可能引起钢筋锈