对氯离子电通量试验方法的探讨

对氯离子电通量试验方法的探讨

李参

陕西交控通宇交通研究有限公司   陕西西安  710118

摘要：钢筋混凝土结构性能劣化的最普遍、最严重的原因是钢筋锈蚀，氯离子侵蚀作用引起的钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性和安全性的重要因素，决定了结构的使用寿命，本文通过氯离子电通量试验方法原理和试验步骤等介绍，对同类工程试验工作具有一定指导意义。

关键词： 混凝土氯离子 电通量 试验方法

混凝土作为建筑材料中应用最广泛的一种材料，因其具有强度高、耐久性强等优势而被广泛使用。然而，在实际工程中氯离子的存在会对混凝土的质量产生危害，因此需要采取一些措施进行预防或治理。

1.氯离子含量对混凝土质量的危害及预防措施

（1） 降低混凝土的强度和耐久性。氯盐会在混凝土中产生化学反应，造成混凝土内部微观结构的破坏和腐蚀，从而降低混凝土的强度和耐久性。氯离子还会促使钢筋锈蚀，从而对混凝土结构的稳定性产生影响。

（2）影响混凝土的表面质量。氯盐会在混凝土表面形成白色盐斑，影响混凝土表面的美观度和耐久性。

（3） 影响混凝土的使用寿命。氯盐侵蚀混凝土结构，加速混凝土的老化，缩短混凝土的使用寿命。

随着氯离子对钢筋混凝土结构破坏的影响越来越受到重视，浇筑砼时必须选择氯离子含量较低的原材料①氯离子含量较低的水泥、沙子、石子等材料，以降低混凝土中的氯离子含量。为此我国即将实施的水泥新标准对水泥中氯离子的含量进行了规定：水泥中氯离子含量不大于0.06%②选择适当的混凝土配合比。合理的混凝土配合比可以减小混凝土中氯离子的含量，提高混凝土的耐久性。总之，氯离子的含量是影响混凝土质量的一个重要因素，需要在混凝土生产和施工中加以注意和控制。只有采取合理有效的预防措施，才能提高混凝土的质量和使用寿命。

氯离子通过混凝土内部的孔隙和微裂缝体系从周围环境向棍凝土内部传递，是有害介质在混凝土渗透的重要方式，而氯离子在混凝土中的渗透性能也成了评价混凝土渗透性的另一主要指标。 但是， 氯离子在混凝土中的传输过程是一个复杂的过程， 涉及到许多机理，一般认为主要有以下几种方式:① 毛细管作用， 即盐水向混凝土内部干燥的部分移动② 渗透作用， 即在水压力作用下， 盐水向压力较低的方向移动③ 扩散作用， 即由于浓度差的作用， 氯离子从浓度高的地方向浓度低的地方移动④电化学迁移， 即氯离子向电位较高的方向移动。通常情况下，氯离子侵入几种方式的组合，另外还受到氯离子与混凝土材料之间的化学结合、物理粘结、吸附等作用的影响。

   氯离子渗透性是反映混凝土抵抗有害介质侵入能力的一个重要指标和参数，而针对氯离子渗透性测试方法的研究，目前电通量试验方法是检测氯离子渗透性重要的试验方法

2.电通量法试验原理

电通量法在直流电压作用下,氯离子能通过混凝土试件向正极方向移动,以测量通过混凝土试件的电通量来反映混凝土抗氯离子渗透性能，混凝土氯离子电通量测定仪用于测量6个小时通过混凝土试件的电通量值(c)来确定混凝土抗氯离子渗透性能,也可用于评价混凝土的密实程度。

3.试验步骤

（1） 电通量试验应采用直径Φ=100±1 mm， 高度 h=50±2 mm 的圆柱体试件。如试件表面有涂料等表面处理应预先切除，试样内不得含有钢筋。

（2）先将养护到规定龄期的试件暴露于空气中至表面干燥，以硅胶或树脂密封材料涂刷试件圆柱表面或侧面，必要时填补涂层中的孔洞以保证试件圆柱面或侧面完全密封。

（3）测试前应进行真空饱水。将试件放入真空干燥器中，启动真空泵，使真空干燥器中的负压保持在 10～50mbar （1～5kPa） 之间，并维持这一真空 3h 后注入足够的蒸馏水或者去离子水，直至淹没试件，试件浸没 1h 后恢复常压，再继续浸泡 18±2h。

（4）从水中取出试件，抹掉多余水分（保持试件所处环境的相对湿度在 95％以上）， 将试件安装于试验槽内，采用螺杆将两试验槽和端面装有硫化橡胶垫的试件夹紧。试验应在20~25℃恒温室内进行。

（5）将质量浓度为 3.0％的 NaCl 溶液和物质的量浓度为 0.3mol/L 的 NaOH 溶液分别注入试件两侧的试验槽中，注入 NaCl 溶液的试验槽内的铜网连接电源负极，注入 NaOH 溶液的试验槽中的铜网连接电源正极。

（6）接通电源（保持试验槽中充满溶液）， 对上述两铜网施加 60±0.1V 直流恒电压，并记录电流初始读数 I0。 开始时每隔 5min 记录一次电流值，当电流值变化不大时，每隔 10min记录一次电流值；当电流变化很小时，每隔 30min 记录一次电流值，直至通电 6h。 采用自动采集数据的测试装置时，记录电流的时间间隔可设定为 5~10min，自动采集电流装置时应具备自动计算电通量的功能。电流测量值精确至±0.5mA。

（7）试验结束后，应及时排除试验溶液，用饮用水和洗涤剂仔细冲洗试验槽 60s，再用蒸馏水洗净并用电吹风吹干。

4.试验结果计算

（1）绘制电流与时间的关系图。将各点数据以光滑曲线连接起来，对曲线作面积积分，或按梯形法进行面积积分，即可得试验 6h 通过的电通量（C）。

（2） 也可采用下列简化公式计算每个试件的总库仑电通量：

Q=900(I0+2I30+2I60+……+2I300+2I330+ I360)

如果试件直径不是 95mm，计算的通过总电通量必须调整。通过给计算的总电通量乘以一个标准试件和实际试件横截面积的比值，即： Qs= Qx(95/x)2

（3）取同组三个试件通过电通量的平均值作为该组试件的电通量值。如果某一个测值与中值的差值超过中值的 15％，则取其余两个测值的平均值作为该组的试验结果。如有两个测值与中值的差值都超过中值的 15％，则取中值作为该组的试验结果。 作为相互比较的混凝土电通量值以标准养护 28d 的试件测得的电通量值为准。

5结束语

通过对具有工程代表性的混凝土配合比一系列试验结果分析,对影响混凝土电通量的多个因素进行了系列试验研究,分析得出掺合料种类及掺量和养护龄期是电通量影响主要因素,并对混凝土电通量的测试结果起决定性的作用.配合比设计要注意掺合料的选用和掺量控制的原则,测试时要按养护龄期测试以保证结果准确性.混凝土水胶比,含气量,水泥和外加剂则为混凝土电通量次要影响因素.在一定范围内,外掺氯离子对混凝土电通量测试结果影响程度很小。

     （1） 减水剂对混凝土电通量存在影响，其主要是通过影响混凝土内部孔结构、孔径分布，以及浆体与集料界面过渡区的结构来影响电通量，因此配合比优选中减水剂的选择是必要的。

       ( 2 ) 用水量和水泥品种也对混凝土电通量存在影响，降低用水量有利于减小电通量，提高混凝土抗渗性，水泥品种也由于矿物组成和混合料的不同影响电通量。

       ( 3 ) 养护龄期显著影响混凝土的电通量，在试验的配合比中，56d的电通量较28d的降低38 %--- 52 %。

 参与文献 ：

       [1]张勇, 杜修力, 李悦,等. 混凝土电通量的试验研究及影响因素分析[C]// 2011年混凝土与水泥制品学术讨论会论文集. 中国硅酸盐学会, 2011.

[2]TIAN Kai. 混凝土电通量试验结果影响因素的研究[J]. 工程质量A版, 2009(011):027.

作者简介：姓名：李参，（1994—），性别：男，籍贯：陕西省西安市,职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：试验检测