混凝土盐冻过程中的氯离子结合研究

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发布时间：2021-09-25

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混凝土盐冻过程中的氯离子结合研究
张磊 ’，杨莉，迟守慧 ’
(1．青岛市政建设发展有限公司，山东青岛 266071；2．青岛理工大学土木学院，山东青岛 266033)
摘要： C30和 C50引气混凝土在 3．5％NaC1以及 5％Na2SO4+3．5％NaC1溶液中自然浸泡或快速冻融循环，测试盐冻过程中混
凝土的自由氯离子和总氯离子。结果表明：冻融循环不改变混凝土中氯离子传输规律，仍符合 Fick第二扩散定律。腐蚀初期，浸泡
环境下混凝土的氯离子浓度高于冻融环境，但随混凝土冻融损伤程度增加，趋势相反。氯盐环境下冻融，混凝土氯离子结合能力
随龄期增加而下降；但在氯盐溶液中浸泡，混凝土氯离子结合能力随龄期增加而增加。复合盐溶液中硫酸根离子存在导致浸泡环
境下混凝土氯离子结合能力随龄期增加而下降。
关键词：混凝土；盐冻；传输；氯离子结合能力
中图分类号： TU528．O1 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2014)04—0017—03
Chloride binding in concrete subjected to salt frost
ZHANG Lei ，YANG Li ，CHISh0曲
(1．QingdaoCivilEngineeringConstructionDevelopmentCo．，Ltd．，Qingdao266071，China；
2．Qingdao Technological University，Qingdao 266033，China)
Abstract： The free chloride ion，total chloride ion distribution and calculated chloride binding capacity of concrete under aRack of salt
frost are systematically investigated．The compressive s~ength grade of air entrainment concrete is C30 and C50．The corrosion regimes are
employed in this study：freeze—thaw cycles in 3．5％ NaC1 solution or in5％Na2SO4十3．5％NaC1，and naturally immersion(stored in corrosion
solution with same time of freeze．thaw cycles)．The experimental results show that the rule of chloride~ansported in concrete exposed to
salt frost environm ent is followed from the Fick’S 2nd law．The free an d total chloride content of concrete stored in NaC1 solution is higher
than that ofconcrete exposed to salt frost in the initial corrosion stage，but the trend is exactly opposite in the later corrosion stage，especially in serious frost damage period．W hen concrete frosted in NaCl solution，its chloride binding capacity decreases with corrosion time．
Andwhen concreteimmersedinto chloride solution，its chloridebinding capacity increaseswithtime．Additionally，sulfateionin corrosion
solution results in that the chloride binding capacity of concrete decreases with time．
Key words： concrete；salt frost；transportation；chloride binding capacity
0 引言
使用除冰盐的北方地区，北方海域及西北盐渍土地区，
盐冻损伤是钢筋混凝土结构破坏的主要形式[1-2]。盐冻首先
导致钢筋混凝土保护层剥落、传输性能改变；其次，溶液中
的氯离子则通过受冻损混凝土传输到钢筋导致钢筋锈蚀、
保护层开裂，从而导致钢筋混凝土整体失效。溶液中的氯盐
会增加混凝土的饱和程度、降低孔溶液冰点并导致水头压
力增加，从而加速混凝土冻融循环损伤[3-51。与此同时，冻融
循环过程中的低温环境降低了混凝土表面氯离子浓度和氯
离子扩散速度，但冻融损伤程度的增加将导致混凝土中氯
离子扩散速度的提高[61。研究表明：氯离子在混凝土传输过
程中会被结合，仅有自由氯离子会导致混凝土中钢筋锈蚀。
混凝土的结合能力会随材料、腐蚀离子类型变化而变化[7-Ol。
因此，获得盐冻过程混凝土氯离子结合能力的演变，有助
于了解氯离子在盐冻过程中的状态演变及对钢筋锈蚀的
影响。本试验采用不同溶液作为腐蚀介质，针对不同强度等
级混凝土开展盐冻与浸泡试验，以期获得混凝土在盐冻过
程中氯离子结合能力的演变。
1 试验
1．1 原材料及配合比
山东山水集团青岛分公司提供的 P·0 2．5级水泥。鲁
青 I级粉煤灰，烧失量为 3．56％。5～25 mm连续级配花岗岩。
细度模数 2．7的河砂。聚羧酸高效减水剂，通过合理掺量将
混凝土坍落度控制在 160～180 mm。SJ．3型高效引气剂，调
整其掺量使新拌混凝土含气量达到 3％~4％。混凝土强度
等级为 C30、C50，其配合比及性能测试如表 1所示。