荷载裂缝对混凝土氯离子扩散的影响

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发布时间：2021-09-16

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荷载裂缝对混凝土氯离子扩散的影响
张士萍’，刘加平
(1．南京工程学院建筑工程学院，江苏南京211167；2．江苏省建筑科学研究院有限公司，江苏南京210008)
摘要：水泥基材料中介质的传输非常复杂。首先采用施加劈裂荷载方式诱导裂缝，然后采用图像分析技术对裂缝进行表征，利用氯盐
溶液自然浸泡法研究表面单个裂缝对混凝土材料中氯离子传输性能的影响，结果表明裂缝的存在加强了氯离子在混凝土中的传输，并且
氯离子扩散随着裂缝宽度的增加而增加。
关键词：荷载；裂缝；氯离子扩散
中图分类号： TU528．01 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2011)11-0024—03
Influence of loading cracking on chloride ions difusion in concrete
4NG Shi-ping ．LIUJia-ping
(1．DepartmentofArchitectureCivilEngineering，NanjingInstituteofTechnology，Nanjing 211167，China
2．JiangsuInstituteofBuildingScienceCo．，Ltd．，Nanjing210008，China)
Abstract： Transport in cement-based materials is very complicated．Influence ofcracking on chloride ions difusion has been studied through im—
mersingmethod．Crackingwasin~oducedby splittingloading，andcrackingwidthwasmeasuredthroughimageanalysistechnology ．Itwasfoundthat
cracking could accelerate the chloride—ion migration，and the chloride ions difu sion coeficient increases with the increasing crack width．
Key words： loading；crack；chloride ions difu sion
0 引言
水泥基材料中分子或离子的迁移非常复杂。钢筋混凝土结
构的使用寿命常与氯离子在混凝土中的迁移及由此引起的钢
筋锈蚀有关。关于裂缝对cl_传输的影响的定量分析，已有很多
专家做了大量工作。由于测量扩散系数的方法不同，导致了不同
的结论【l_。Mustafa Sahmarant21研究了弯曲荷载引入的横向裂缝
宽度与氯离子扩散之间的关系。对于d<135 m裂缝，裂缝宽度
对扩散系数影响不是很明显；对于d>135 m的裂缝，随裂缝宽
度的增加，扩散系数显著增加。也就是说只有d>135 m的裂缝
才对扩散系数有显著影响。开裂混凝土扩散系数比未开裂混凝
土大1～2个数量级。Sakai和Sasakit3]研究了海水中浸泡10年
的开裂混凝土，发现d≤0．1mm裂缝处的氯离子浓度大于更大
裂缝处的氯离子浓度(d>0．3mm)。Aldea等人研究了宽度为
50~400 txm的裂缝试件的快速氯离子渗透试验，发现宽度小于
200 m的裂缝对氯离子扩散影响不大，宽度在200,-400]xm的
裂缝会明显加剧氯离子的扩散，并且只有低水灰比的高强混凝
土氯离子渗透性才对裂缝敏感。目前被广泛采用的主要是氯离
子非稳态快速试验法，包括ASTM C1202、RCM 和一些与之相
关的快速试验方法，但近来，国内外不少学者对快速氯离子渗
透试验方法(AAsHT0 T227和ASTM C1202)提出了批评和质
疑【5]。并且对于存在一定宽度和连通性裂缝的试件，氯离子非稳
态快速试验方法是否适用同样存在疑问。采用氯盐溶液自然浸泡
法研究荷载诱导的裂缝对混凝土材料中氯离子传输I生能的影响。
1 原材料与试验方法
1．1 试验原材料
试验采用小野田水泥厂生产的P·II 52．5级水泥，其化学组
成见表1。混凝土试件细骨料采用细度模数为2．3的中砂，粗骨
料为5～20 mm连续级配的玄武岩碎石。外加剂为江苏博特新材
料有限公司研制生产的聚羧酸系超塑化剂JM PCA，(固含量
20％)掺量为1．0％时，减水率均为20％左右。
表1 水泥的化学组成％
1．2 试验方法
采用施加劈裂荷载方式诱导微裂缝。考虑到素混凝土试件
的韧性较差，所以掺加钢纤维改善混凝土的韧性。成型100 mmx
100mmxlO0mm钢纤维混凝土试件，混凝土配合比见表2，试件
脱模后养护28 d，然后采用施加劈裂荷载的方法诱导单个裂缝，
见图1。荷载诱导裂缝采用图像分析法验证裂缝宽度。氯离子扩
散试验采用氯盐溶液自然浸泡的方法。将混凝土试件除了开裂
面以外的其他五个表面用环氧树脂密封，使得氯盐只能从开裂
面渗入。然后将混凝土试件浸泡在浓度为5％的氯化钠溶液中，
浸泡60 d后取出混凝土试件，钻取混凝土试件不同位置粉末采
用化学分析方法，检测沿暴露面不同深度的氯离子浓度。