盐碱环境下混凝土物理性能研究
发布时间：2021-02-03 08:33
为了更好地研究盐碱地区混凝土内部离子迁移与变化情况,构建不同浓度的氯盐、硫酸盐溶液拌和的混凝土模型,并以清水拌和的试块为对照组,用对称四极法测量养护期内模型的电阻率、极化率,研究混凝土内部介质的电性参数变化与离子变化的对应关系规律。结果表明:养护龄期越长,导电性越差;钢筋混凝土模型其导电性能优于素混凝土,极化率值高于素混凝土;硫酸钠溶液拌和的钢筋混凝土试块,极化率随着浓度的增加而增大,其极化率值比氯化钠溶液、清水拌和的试块要大,表明硫酸盐更易导致极化率变化,且极化率值受钢筋影响较小。这一结果表明,采用极化率参数探测混凝土被盐碱侵蚀情况是可行的。
【文章来源】：混凝土. 2020,(07)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
对称四极法装置示意图
从图2能够看出在28 d龄期内，不同溶液拌和的素混凝土试块的电阻率值随龄期增加逐渐增大，增长趋势相似。氯化钠、硫酸钠溶液试块的电阻率均高于清水混凝土。在早期（5 d）试块电阻率增长速度快，溶液试块与清水试块的电阻率值相近；5～11 d，混凝土电阻率值增长速度较早期稍缓，溶液试块电阻率均高于清水试块，清水试块电阻率在100～170Ω·m之间，溶液试块的电阻率在130～260Ω·m之间；12～28 d，混凝土电阻率差值逐渐增大，溶液与清水混凝土试块电阻率差异逐渐增大，清水混凝土试块由170Ω·m增长到370Ω·m,3%的氯盐溶液混凝土试块电阻率由230Ω·m增长到480Ω·m,3%的硫酸盐试块的电阻率由210Ω·m增长到430Ω·m,6%的硫酸钠试块电阻率由250Ω·m增长到570Ω·m,15%的硫酸钠试块电阻率由240Ω·m增长到550Ω·m。可见，在养护期28 d内，与清水试块相比，溶液混凝土导电性能较差，但各溶液混凝土试块的导电性能差异较小。从上述素混凝土电阻率的变化情况推断，早期混凝土内部湿度大，自由水含量多，水分子流动通畅、扩散速度快，与水泥活性分子接触频繁，水泥水化反应迅速，生成氢氧化钙、水化硅酸钙、水化铁酸钙等化合物填充在水泥砂浆孔隙及骨料空隙中，混凝土密实度增大，孔隙率减小，加上水化反应需要消耗一定量的自由水，使混凝土内自由水含量减少，两者综合表现为混凝土早期电阻率增长较快。但仍有一定程度的自由水存在混凝土内，使早期混凝土试块电阻率值低。随着龄期的增加，水化反应变缓，水泥水化产物越多，逐渐填满由水占据的空间，混凝土孔隙率越小，电阻率越大。Cl-、SO42-对水泥水化过程有一定的促进作用，氯化钠、硫酸钠的掺入加快水泥的水化反应速度，使其拌和的试块较清水试块内部自由水含量少，混凝土密实度比清水试块的大，孔隙率较清水试块的小，最终表现为由氯化钠、硫酸钠溶液拌和试块的电阻率比清水试块大。对比同一浓度下的氯盐试块与硫酸盐试块，氯盐拌和试块的电阻率值高于硫酸盐拌和的试块，可得出的结论是氯盐使混凝土早凝的作用较硫酸盐强。
从图3中看出，随着龄期增长，不同溶液拌和的钢筋混凝土试块导电性能下降。在28 d龄期内，各试块电阻率值在240Ω·m以下。在早期（6 d）各试块电阻率值从0Ω·m增长到150Ω·m，增长速度快，氯化钠、硫酸钠溶液拌和试块的电阻率与清水试块电阻率值近似；7～28 d，各试块电阻率值从150Ω·m增长到220Ω·m，总体增长缓慢但波动较大，溶液试块电阻率值均高于清水试块电阻率值，清水试块电阻率在150～170Ω·m之间，3%氯盐溶液试块的电阻率在190～220Ω·m之间，3%硫酸盐溶液试块的电阻率在140～220Ω·m之间，6%硫酸盐溶液试块的电阻率在110～180Ω·m之间，15%硫酸盐溶液试块的电阻率在150～200Ω·m之间；清水试块电阻率平均值接近125Ω·m,3%氯盐溶液试块的电阻率平均值近似170Ω·m,3%硫酸盐溶液试块的电阻率平均值为150Ω·m,6%硫酸盐溶液试块的电阻率平均值为130Ω·m,15%硫酸盐溶液试块的电阻率平均值在165Ω·m左右。可见，在养护期28 d内，与清水试块相比，氯化钠、硫酸钠溶液拌和的钢筋混凝土导电性能较差，各溶液钢筋混凝土试块的导电性能差异较小。由上述分析可知，钢筋混凝土试块电阻率变化情况大体同素混凝土一致，其原因主要也是受混凝土内部水化反应的影响。溶液钢筋混凝土试块的电阻率值大于清水钢筋混凝土试块与氯盐、硫酸盐对水泥水化反应的促进作用有关；分别由3%浓度的氯化钠溶液、硫酸盐溶液拌和的钢筋混凝土试块，硫酸盐试块的导电性优于氯盐，表明氯盐对混凝土的早凝作用强于硫酸盐，这与素混凝土的结论一致。对比图2的素混凝土模型，图3钢筋混凝土模型中因钢筋的存在，增加了混凝土的导电性，使其整个龄期的电阻率小于混凝土试块电阻率，钢筋混凝土模型的导电性能优于素混凝土。同时钢筋的存在改变了混凝土试块的电场分布，使混凝土电阻率值出现了很大程度的跳跃现象，表明电阻率值受钢筋的影响较大，难以进行精确观测。
【参考文献】：
期刊论文
[1]四极法电阻率测量在石油管道防腐蚀中的应用[J]. 许越,刘兆彬. 地质与勘探. 2016(03)
[2]对称四极法在土壤电阻率测试中的应用[J]. 黄启春. 山西建筑. 2013(01)
[3]持续荷载下混凝土的氯离子扩散性能研究[J]. 高丽燕,万小梅,任心波. 混凝土与水泥制品. 2012(04)
[4]混凝土电阻率的研究进展[J]. 李化建,谢永江,易忠来,谭盐宾,冯仲伟,方博,杨鲁. 混凝土. 2011(06)
[5]钢筋混凝土腐蚀的电化学检测研究现状[J]. 贾丙丽,曹发和,刘文娟,张鉴清. 材料科学与工程学报. 2010(05)
[6]交流阻抗谱辅助混凝土配合比设计[J]. 贺鸿珠,史美伦,曹黎颖. 上海建材. 2010(01)
[7]混凝土海洋平台抗氯离子侵蚀耐久寿命预测试验研究[J]. 宋玉普,宋立元,赵敏. 大连理工大学学报. 2005(05)
[8]钢筋混凝土的腐蚀监测/检测[J]. 吴建华,赵永韬. 腐蚀与防护. 2003(10)
硕士论文
[1]在役钢筋混凝土结构的耐久性评估与剩余寿命分析[D]. 张璐.华侨大学 2006
本文编号：3016210
【文章来源】：混凝土. 2020,(07)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
对称四极法装置示意图
从图2能够看出在28 d龄期内，不同溶液拌和的素混凝土试块的电阻率值随龄期增加逐渐增大，增长趋势相似。氯化钠、硫酸钠溶液试块的电阻率均高于清水混凝土。在早期（5 d）试块电阻率增长速度快，溶液试块与清水试块的电阻率值相近；5～11 d，混凝土电阻率值增长速度较早期稍缓，溶液试块电阻率均高于清水试块，清水试块电阻率在100～170Ω·m之间，溶液试块的电阻率在130～260Ω·m之间；12～28 d，混凝土电阻率差值逐渐增大，溶液与清水混凝土试块电阻率差异逐渐增大，清水混凝土试块由170Ω·m增长到370Ω·m,3%的氯盐溶液混凝土试块电阻率由230Ω·m增长到480Ω·m,3%的硫酸盐试块的电阻率由210Ω·m增长到430Ω·m,6%的硫酸钠试块电阻率由250Ω·m增长到570Ω·m,15%的硫酸钠试块电阻率由240Ω·m增长到550Ω·m。可见，在养护期28 d内，与清水试块相比，溶液混凝土导电性能较差，但各溶液混凝土试块的导电性能差异较小。从上述素混凝土电阻率的变化情况推断，早期混凝土内部湿度大，自由水含量多，水分子流动通畅、扩散速度快，与水泥活性分子接触频繁，水泥水化反应迅速，生成氢氧化钙、水化硅酸钙、水化铁酸钙等化合物填充在水泥砂浆孔隙及骨料空隙中，混凝土密实度增大，孔隙率减小，加上水化反应需要消耗一定量的自由水，使混凝土内自由水含量减少，两者综合表现为混凝土早期电阻率增长较快。但仍有一定程度的自由水存在混凝土内，使早期混凝土试块电阻率值低。随着龄期的增加，水化反应变缓，水泥水化产物越多，逐渐填满由水占据的空间，混凝土孔隙率越小，电阻率越大。Cl-、SO42-对水泥水化过程有一定的促进作用，氯化钠、硫酸钠的掺入加快水泥的水化反应速度，使其拌和的试块较清水试块内部自由水含量少，混凝土密实度比清水试块的大，孔隙率较清水试块的小，最终表现为由氯化钠、硫酸钠溶液拌和试块的电阻率比清水试块大。对比同一浓度下的氯盐试块与硫酸盐试块，氯盐拌和试块的电阻率值高于硫酸盐拌和的试块，可得出的结论是氯盐使混凝土早凝的作用较硫酸盐强。
从图3中看出，随着龄期增长，不同溶液拌和的钢筋混凝土试块导电性能下降。在28 d龄期内，各试块电阻率值在240Ω·m以下。在早期（6 d）各试块电阻率值从0Ω·m增长到150Ω·m，增长速度快，氯化钠、硫酸钠溶液拌和试块的电阻率与清水试块电阻率值近似；7～28 d，各试块电阻率值从150Ω·m增长到220Ω·m，总体增长缓慢但波动较大，溶液试块电阻率值均高于清水试块电阻率值，清水试块电阻率在150～170Ω·m之间，3%氯盐溶液试块的电阻率在190～220Ω·m之间，3%硫酸盐溶液试块的电阻率在140～220Ω·m之间，6%硫酸盐溶液试块的电阻率在110～180Ω·m之间，15%硫酸盐溶液试块的电阻率在150～200Ω·m之间；清水试块电阻率平均值接近125Ω·m,3%氯盐溶液试块的电阻率平均值近似170Ω·m,3%硫酸盐溶液试块的电阻率平均值为150Ω·m,6%硫酸盐溶液试块的电阻率平均值为130Ω·m,15%硫酸盐溶液试块的电阻率平均值在165Ω·m左右。可见，在养护期28 d内，与清水试块相比，氯化钠、硫酸钠溶液拌和的钢筋混凝土导电性能较差，各溶液钢筋混凝土试块的导电性能差异较小。由上述分析可知，钢筋混凝土试块电阻率变化情况大体同素混凝土一致，其原因主要也是受混凝土内部水化反应的影响。溶液钢筋混凝土试块的电阻率值大于清水钢筋混凝土试块与氯盐、硫酸盐对水泥水化反应的促进作用有关；分别由3%浓度的氯化钠溶液、硫酸盐溶液拌和的钢筋混凝土试块，硫酸盐试块的导电性优于氯盐，表明氯盐对混凝土的早凝作用强于硫酸盐，这与素混凝土的结论一致。对比图2的素混凝土模型，图3钢筋混凝土模型中因钢筋的存在，增加了混凝土的导电性，使其整个龄期的电阻率小于混凝土试块电阻率，钢筋混凝土模型的导电性能优于素混凝土。同时钢筋的存在改变了混凝土试块的电场分布，使混凝土电阻率值出现了很大程度的跳跃现象，表明电阻率值受钢筋的影响较大，难以进行精确观测。
【参考文献】：
期刊论文
[1]四极法电阻率测量在石油管道防腐蚀中的应用[J]. 许越,刘兆彬. 地质与勘探. 2016(03)
[2]对称四极法在土壤电阻率测试中的应用[J]. 黄启春. 山西建筑. 2013(01)
[3]持续荷载下混凝土的氯离子扩散性能研究[J]. 高丽燕,万小梅,任心波. 混凝土与水泥制品. 2012(04)
[4]混凝土电阻率的研究进展[J]. 李化建,谢永江,易忠来,谭盐宾,冯仲伟,方博,杨鲁. 混凝土. 2011(06)
[5]钢筋混凝土腐蚀的电化学检测研究现状[J]. 贾丙丽,曹发和,刘文娟,张鉴清. 材料科学与工程学报. 2010(05)
[6]交流阻抗谱辅助混凝土配合比设计[J]. 贺鸿珠,史美伦,曹黎颖. 上海建材. 2010(01)
[7]混凝土海洋平台抗氯离子侵蚀耐久寿命预测试验研究[J]. 宋玉普,宋立元,赵敏. 大连理工大学学报. 2005(05)
[8]钢筋混凝土的腐蚀监测/检测[J]. 吴建华,赵永韬. 腐蚀与防护. 2003(10)
硕士论文
[1]在役钢筋混凝土结构的耐久性评估与剩余寿命分析[D]. 张璐.华侨大学 2006
本文编号：3016210
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