一、混凝土耐久試驗箱介紹：
混凝土結(jié)構(gòu)耐久性是一個長期過程，混凝土結(jié)構(gòu)在自然環(huán)境和使用環(huán)境下（包括日曬雨淋、高溫高濕等），隨著時間的推移，材料逐漸老化和結(jié)構(gòu)性能劣化，出現(xiàn)損傷甚至損壞，導(dǎo)致其安全性和使用性出現(xiàn)問題L1]。海工結(jié)構(gòu)混凝土的破壞常常是由化學(xué)侵蝕或化學(xué)、物理和機(jī)械荷載的共同作用引起的。海洋工程和濱海工程的混凝土結(jié)構(gòu)長期處于海水和潮濕空氣中，海水中含有大量的氯鹽，鎂鹽和硫酸鹽，可與混凝土中的水泥水化產(chǎn)物Ca（0H）。作用后生成CaC1。、CaSO 等溶于水的物質(zhì)，NaC1又提高其溶解度，從而增大了混凝土的孑L隙率，削弱了材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，使混凝土遭受腐蝕_2]。氯離子引起的鋼筋銹蝕導(dǎo)致海工結(jié)構(gòu)混凝土破壞是zui主要原因，也zui為常見?？孤入x子滲透性實驗是評價海工混凝土耐久性的一種有效方法和指標(biāo)。海工混凝土的耐久性研究及其評估是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)課題。然而，當(dāng)前研究混凝土的耐久性和壽命預(yù)測大多數(shù)是荷載和單一鹽溶液的簡單復(fù)合作用下混凝土的損傷得到的，其中未考慮結(jié)構(gòu)混凝土實際所處環(huán)境、氣候和海水中多種離子的共同作用等影響，不能客觀地反映實際結(jié)構(gòu)混凝土的耐久性和服役壽命E¨]。
文章利用墻體耐候性熱雨試驗系統(tǒng)，將混凝土試塊均勻地堆成柱狀，進(jìn)行升溫至70℃—— 海水噴淋—— 靜置循環(huán)，研究其對混凝土性能的影響，并選取鋼筋阻銹劑、粉煤灰、滲透結(jié)晶材料對比研究其對混凝土耐久性的影響。
二、試驗內(nèi)容介紹：
1、原材料與混凝土配比
水泥：龍麟P．O 42．5，龍巖水泥廠生產(chǎn)；砂：河砂，細(xì)砂，細(xì)度模數(shù)1．9；碎石：5～25 mm；減水劑：禾泰HT一120萘系減水劑，減水率25％左右；水：自來水；鋼筋： 6 mm線材，截斷至100 mm左右長使用，廈門眾達(dá)鋼鐵有限公司生產(chǎn)，使用前打磨光亮；阻銹劑：市售水劑，中國建筑科學(xué)研究院生產(chǎn)的MS一601；粉煤灰：二級，廈門電廠生產(chǎn)；滲透結(jié)晶涂料：廈門冶建科技有限公司生產(chǎn)，JS滲透結(jié)晶防水涂料。采用C3o、C5o兩個強(qiáng)度等級，分別不摻、 表1 混凝土配比表 kg／m。摻加鋼筋阻銹劑（2 ）、粉煤灰（1．2倍取代水泥15 ）、滲透結(jié)晶材料（2 ），（減水劑2 9／6）共8種配比分別進(jìn)行試驗，基礎(chǔ)配比如表1所示。
2、試驗方法
熱雨試驗所用儀器為墻體耐候性熱雨試驗系統(tǒng)，參數(shù)設(shè)置為：8 h為1個循環(huán)，其中升溫至70℃后保溫
3 h，噴室溫海水1 h，靜停降至室溫4 h。儀器設(shè)置24個噴頭，可連續(xù)噴灑室溫新鮮清潔海水，每個噴頭可覆蓋直徑2 m 以上，保證每個試塊都能被噴淋到。
混凝土電通量測試方法：參照國標(biāo)GB／T50082-2009（普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。所用儀器為上海璟瑞儀器設(shè)備有限公司生產(chǎn)的混凝土電通量測試儀?；炷翑U(kuò)散系數(shù)測試方法：RCM法，參照國標(biāo)GB／T50082-2009{普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。鋼筋混凝土內(nèi)鋼筋腐蝕電位測試方法：鋼筋混凝土所用混凝土配比同上，鋼筋插入距混凝土兩個邊緣20 mm左右處，至規(guī)定齡期時，用沖擊鉆鑿使鋼筋尾端外露20～30 mm，測試所用儀器為進(jìn)口CANIN+型鋼筋銹蝕檢測儀。
三、試驗過程
1、素混凝土抗壓強(qiáng)度對比
混凝土成型后養(yǎng)護(hù)28 d測試立方體抗壓強(qiáng)度，28 d后放人熱雨試驗箱中90個循環(huán)后測試抗壓強(qiáng)度，得到試驗結(jié)果如圖1所示。由圖1可以看出，摻加阻銹劑和粉煤灰的混凝土28 d抗壓強(qiáng)度有不同程度下降，摻加滲透結(jié)晶材料的混凝土試塊28 d抗壓強(qiáng)度較空白試塊變化不大，其中摻加粉煤灰的試塊強(qiáng)度下降明顯，C30級下降達(dá)16 ，C50級下降13 9／6，試驗采用粉煤灰1．2超量取代15 水泥，混凝土強(qiáng)度下降幅度與水泥取代率相近；熱雨試驗后混凝土試塊強(qiáng)度有不同幅度增長，其中摻加阻銹劑的混凝土試塊抗壓強(qiáng)度仍然稍低，較未摻試塊降低10 左右，摻加粉煤灰的混凝土試塊強(qiáng)度增長突出，熱雨試驗后C30級摻粉煤灰試塊抗壓強(qiáng)度與空白試塊持平，C50甚至高于未摻試塊，原因是熱雨類似于蒸壓養(yǎng)護(hù)，對粉煤灰活性激發(fā)*，摻滲透結(jié)晶材料的混凝土試塊強(qiáng)度仍與空白試塊相當(dāng)。說明摻加阻銹劑對混凝土強(qiáng)度不利，粉煤灰1．2超量取代水泥對28d強(qiáng)度下降幅度與水泥取代率相近，熱雨條件能有效激發(fā)粉煤灰活性，亦利于水泥強(qiáng)度發(fā)揮，滲透結(jié)晶材料的滲透結(jié)晶作用對混凝土強(qiáng)度影響不大。
2、素混凝土滲透性能變化
a、擴(kuò)散系數(shù)比較
混凝土成型后養(yǎng)護(hù)至28 d測試各種混凝土RCM法擴(kuò)散系數(shù)，28 d后放入熱雨試驗箱中90個循環(huán)后測系數(shù)相差不大，表明強(qiáng)度等級較高者抗氯離子滲透能力較強(qiáng)；熱雨試驗后，混凝土試塊擴(kuò)散系數(shù)相對有所升高，只有C5F和C5S試塊（即C50級摻加粉煤灰和滲透結(jié)晶材料的試塊）擴(kuò)散系數(shù)相對28 d齡期試塊低，其中C30級試塊升高明顯，摻阻銹劑的試塊擴(kuò)散系數(shù)較大，基本滿足抗壓強(qiáng)度較低者，擴(kuò)散系數(shù)相對較大的規(guī)律，說明混凝土密實程度越高，擴(kuò)散系數(shù)越小，即抵抗氯離子滲透能力越強(qiáng)。造成熱雨試驗后擴(kuò)散系數(shù)較28 d齡期試塊大的原因應(yīng)該是熱雨試驗使用的是海水，試塊經(jīng)熱雨試驗循環(huán)后氯離子有所滲入，導(dǎo)致劈開測量氯離子滲透深度時較實際大，故計算得到的擴(kuò)散系數(shù)值提高，氯子的滲入深度與混凝土的密實性相關(guān)，試塊越密實，強(qiáng)度越高，氯離子滲入越少，測得擴(kuò)散系數(shù)越小。熱雨試驗造成干濕循環(huán)可能會加速氯離子的滲入。
b、電通量比較
混凝土成型時將鋼筋埋人位置，養(yǎng)護(hù)至28 d測試各種混凝土的電通量，28 d后放入熱雨試驗箱中經(jīng)9O個循環(huán)后測試電通量，試驗結(jié)果如圖3所示。由圖3可以看出，28 d齡期C30級混凝土試塊的電通量明顯大于C50的，同等級混凝土試塊電通量相差較大，表明混凝土強(qiáng)度低的，滲透性較好，抗氯離子滲透能力較差，與抗壓強(qiáng)度規(guī)律吻合較好；熱雨試驗后，混凝土試塊電通量降低，其中C50級試塊降低明顯，特別是C5F和C5S試樣電通量較低，抗壓強(qiáng)度較低者，電通量相對較高。表明電通量大小與混凝土密實性相關(guān)良好?；炷翑U(kuò)散系數(shù)和電通量試驗結(jié)果表明：混凝土強(qiáng)度越高，滲透性越低，抗?jié)B性越好，在相同環(huán)境下，混凝土的密實程度與其擴(kuò)散系數(shù)和電通量等滲透性能是相關(guān)的。阻銹劑的摻人使混凝土的滲透性能提高，抗?jié)B性下降，對混凝土不利；粉煤灰的摻入和活性發(fā)揮能降低混凝土的滲透性，提高抗?jié)B性；滲透結(jié)晶材料的摻入對強(qiáng)度影響不大，但能降低混凝土的滲透性，提高抗?jié)B性。熱雨試驗后，測得擴(kuò)散系數(shù)較28 d齡期增大，電通量降低，電通量更能真實反映混凝土滲透性能。因為擴(kuò)散系數(shù)測試值主要由劈開氯離子擴(kuò)散深度決定，氯離子的滲入對結(jié)果影響較大，而電通量測試的是氯離子等在混凝土中遷移產(chǎn)生的電量大小，滲入氯離子須在其中發(fā)生遷移才對結(jié)果產(chǎn)生影響，故更能反映混凝土滲透性能。
c、各混凝土的鋼筋腐蝕電位分析
混凝土成型后養(yǎng)護(hù)28 d鑿開使鋼筋部分裸露，測試各混凝土內(nèi)鋼筋腐蝕電位，觀察腐蝕情況，28 d后放人熱雨試驗箱中經(jīng)9O個循環(huán)后測試混凝土內(nèi)鋼筋腐蝕電位，觀察腐蝕情況，試驗結(jié)果如圖4所示。由圖4可以看出，28 d齡期C30級混凝土內(nèi)鋼筋腐蝕電位稍高于C50的，摻阻銹劑試塊鋼筋電位較低，基本與各試塊強(qiáng)度規(guī)律相符，鋼筋電位在一1O0～一150 mV水平，觀察鋼筋表面呈褐紅色（鈍化膜），無明顯銹蝕；熱雨試驗后，鋼筋腐蝕電位明顯升高，C30級混凝土升高更加明顯，其電位升至一200 mV左右，觀察其鋼筋表面呈褐紅色，但有少許點(diǎn)蝕，表明有氯離子滲透進(jìn)入距混凝土表面2 cm范圍內(nèi)，到達(dá)鋼筋表面；C50級混凝土內(nèi)鋼筋腐蝕電位相對較低，特別是摻加粉煤灰的試塊和涂抹滲透結(jié)晶材料的試塊腐蝕電位較低，其中鋼筋未見銹蝕。說明混凝土強(qiáng)度較高者，密實度較高，其中鋼筋較難銹蝕；熱雨條件下，摻加阻銹劑可降低混凝土內(nèi)鋼筋電位，即有防銹效果，摻加粉煤灰和滲透結(jié)晶材料對鋼筋電位降低有利，對結(jié)構(gòu)混凝土耐久更有利。
四、結(jié)果與討論
1、熱雨試驗?zāi)茌^好反映各混凝土的耐久性能，總體來說，高等級混凝土耐久性好于低等級混凝土；電通量測試更能客觀反應(yīng)混凝土的滲透性能。
2、阻銹劑的摻人降低混凝土內(nèi)鋼筋的腐蝕電位，但降低混凝土的強(qiáng)度，降低抗?jié)B性；粉煤灰的替代摻人降低了混凝土早中期強(qiáng)度，但可明顯提高后期強(qiáng)度，提高抗?jié)B性，降低鋼筋腐蝕電位；滲透結(jié)晶材料對混凝土強(qiáng)度影響不大，但提高密實性，提高抗?jié)B性，降低鋼筋腐蝕電位。總體看來摻人滲透結(jié)晶材料對結(jié)構(gòu)混凝土耐久性zui為有利。
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