水下抗分散混凝土的氯离子渗透性研究

　　凝土的氯惠子渗通性研究蒋正武孙振平张冠伦王玉吉（同济大学材料科学与工程学院）邓美球（深圳天健集团）黄云兵（吴凇市市政建设总公司）抗分散混凝土中渗透深度P与浸渍时间t符合p（t）=aV'关系式，并将其与陆上成m混凝上的氯离f渗透性进行了比较。分析了氯离子在水下抗分散混凝土中的渗透机理，并提出了降低水下抗分散混凝土中氯离子渗透性的基本途径。

　　表1试验中混凝土的配合比刖g水下抗分散混凝土因其水下施工的优越性与经济性，越来越多地用于水下工程建设中，在普通混凝土中掺加高分子聚合物（水下抗分散剂）以提高拌和物的粘聚性，是配制水下抗分散混凝土的基本途径。水下抗分散混凝土长期服役的环境为淡水或海水中，主要遭受环境水中各种离子的化学侵蚀。其中包括cr、so、等。因此。水下结构混凝土遭受化学侵蚀引起钢筋锈蚀等破坏的几率*大。

　　海水中的氯化物主要是氯化钠，其电离出的氯离子渗入混凝土后，混凝土中m氧化钙会溶析出来、使混凝土的孔隙率增大、它还会与氧化钙反应生成溶解度较大的虱化钙，以溶析的形式造成侵蚀：生成的氯化钙又能与含铝化合物反应生成单m型水化m铝酸钙和其它含氯化钙、氧化钙和碳酸钙的复盐，后者可能产生结晶压力，导致水泥砂浆破坏。此外，上述相转变改变了浆体的孔结构，使其抗冻融循环性能降低，特别是对钢筋混凝土而言，氯离子的侵人使孔隙溶液中的cr/H-提高，增加了钢筋锈蚀的几率。

　　土耐久性影响的研究不多。硝酸银一铬酸钾染色法是测定混凝土氯离子渗透深度的一种简易且具有足够精度的测试方法，能较好地反映m离子在渗透方向上的分布。本文采用染色法对氯离子在水下抗分散混凝土中渗透性呤行研究给出了不同浸溃时间下水下抗分散剂掺量与渗透深度的关系，并与陆上成型混凝土的氯离子渗透性进行了比较。

　　序号抗分散剂S掺量u）超塑化剂SN-2掺量：砂率1试验原材料与试验方法l.i原材料试验所用的水泥为安徽海螺集团生产的海螺牌525R型普通硅酸盐水泥，密度为3.10g/cm3.粉煤灰采用上海石洞□华能第二电厂生产的高钙粉煤灰（HFA>.配制混凝土用砂为河砂，中砂。细度模数为Mx=2.55.堆枳密度为1.66xl3kg/i，表现密度为2.62x1/作。石子为人工碎石，粒径5-20，连续级配，表观密度为2.66X109/01'堆枳密度为1.60lCFkg/m3.含泥量小于2%.拌和水为自来水。减研究与探讨水剂采用五四助剂厂生产的SN-2粉状高效减水剂。水下抗分散剂采用同济大学研制的S水下抗分散。

　　1.2试验配合比与试件制备试验设计的混凝土基本配合比C：HFA：W：S：G为1：0.43：0.5：2.33：2.56.通过调节水灰比使混凝土拌和物保持基本相同的坍落度（22±2cm）。试验具体的配合比见表1.水下抗分散混凝土成型方法模拟现场施工，采用导管法成型。采用900x600x800mm的有机玻璃透明容器，内置欲成型的试模，水面至试摸底部高500rnn，导管□与试模面平行，⒅幸揽炕炷磷灾赝ü脊芴畛涫阅＃持浇注混凝土的连续性，成型后，取出试模，抹平，一天后拆摸，试件送至养护室进行标准养护。陆上混凝土试件成型则把新拌混凝土装入试后，抹平后送至养护室呤行标准养护。陆上成型的各组试件养护条件与水下成型混凝土试件相同。

　　C1-渗透性测试方法试件标准养护28天后取出，对试件四个面进行封蜡处理，保留一对侧面。浸入氯离子浓度为2.5%（重置比）的氯化钠溶液中，试件成型面与液面垂直，未封蜡的两个侧面与水面垂直。液面高出上表面20cm，试件与试件、试件与容器壁小间距为30nm，溶液温度保持在20 3C.在规定测试龄期时，将试件取出，放在恒温箱中烘干后，用压力机其劈开（劈裂面与浸溃渗透面平行用硝酸银一铬酸钾溶液在试件的劈裂面上进行染色。染色后的劈裂面上显示有明显分界的黄、红两色区域，外围黄色区域为氮离子渗透区，用标尺对其渗透深度进行测试，每组对边测定四个值。对其所测值剔除*大值和*小值后取平均值，即为氯离水下成型混凝土p-t关系试验结果与讨论2.1渗透深度表2给出了不同浸溃间下各组水下成型与陆上成型混凝土的氯离子渗透深度D.认为氯离子在混凝土中渗透深度与浸溃时间符合关系式（1=31：13（3>0上>0）。为了考察水下抗分散混凝土的氯离子渗透深度与浸溃时间的关系。将表1中的数据进行回归列表于表3中。特别注意的是，与不同的是，这里函数回陆上成型混凝土p-t关系图表2不同漫渍时间t下的水下成型与陆上成型混凝土的氯离子渗透深度d（阻）序号7d水下成型表3o-t关系的回归结果归时，没有采用假设点（0.01，0.01）或（0，0），而直接从（7，pi）开始，从而获得了更好的显著性。

　　从表3中可以看出，在信度0.01下，均具有显著性，说明对掺抗分散剂的混凝土，无论水下成型还是陆上成型的试件氯离子渗透深度与浸溃间关系均能用式p（t）=atb来描述。由数学模型知识可知，系数a的物理意义是单位浸溃时间下的渗透深度；系数b的物理意义是蓄置p随时间t增加的相对速度的大小，它指出了曲线的凹凸性与D随间t增加的相对快慢程度。对于水下抗分散混凝土，系数a，b的研究与探讨大小取决于抗分散剂的掺量、水灰比、水泥品种和养护龄期等因素。

　　2.2陆上成型与水下成型抗分散混凝土中离子渗透性的比较、2显示了不同渗透深度D随浸渍时间t的变化趋势。从中可以看出。无论陆上成型还是水下成型混凝土。随着浸溃时间的增长，渗透深度不断增大，且增大幅度随时间t的增长而减小。且在同一浸溃时间下，随抗分散剂掺置的增大，渗透深度逐渐增大。掺抗分散混凝土的m离子渗透深度均大于不掺抗分散剂的基准混凝土的透深度。在各个浸渍时间下，水下混凝土的m离子渗透深度均大于陆上成型混凝土的氮离子渗透深度，但随浸溃时间的增长，这种差别逐渐减小。

　　2.3离子在水下抗分散混凝土中的渗透机理不同抗分散剂董下水下成型混凝土的渗透深度均比陆上混凝土渗透深度大，这主要源于两点：1）水下成型时，新拌混凝土不可避免地与环境水接触，部分水进入试件表面，使其水灰比增大，CV渗透性增大；2）则是由于抗分散剂的性质导致的。水下抗分散剂一般是水溶性高分子聚合物，掺水下抗分散剂的硬化混凝土在含离子的溶液中浸溃时，水溶性抗分散剂分子遇水以后。有不同程度的溶解，在硬化混凝土内部形成了细微的氮离子通道，使其氯离子的渗透性明显增大。影响水下抗分散混凝土m离子渗透性的因素主要有抗分散剂的种类与掺董、水灰比与养护龄期等，它们对抗分散混凝土中水泥浆体的形貌发展起重要作用，都在不同程度上改变浆体的孔隙率和孔结构。其中，抗分散剂所起的作用*大，一方面由于水下抗分散的掺入使得混凝土水泥浆体中凝胶体明显增多，同时水下抗分散剂引起混凝土需水性和含气重的变化，需水量的增大引起水灰比的增大，使离子渗透性增大；另一方面由于抗分散在新拌混凝土中主要起到物理作用，不参与化学反应，硬化混凝土中抗分散剂分子在孔溶液或长期在环境水中浸溃时受到不同程度的溶解，形成m离子渗透的微孔通道，使得m离子渗透性增大，但增大趋势随浸溃时间的增长而减小。其次，水灰比对氮离子的渗透性影响较大。水灰比的大小直接决定了水泥浆体的孔隙率与孔结构。

　　2.4降低水下抗分散混凝土中离子渗透性的基本途径通过对m离子在水下抗分散混凝土中渗透机理的研究，认为降低水下抗分散混凝土中氯离子渗透性的基本途径在于：〔1）控制水灰比。选择减水率大、与水下抗分散剂相容性良好的高效减水剂，以利于降低水灰比。

　　提高水下抗分散剂的反应活性。使其参与水泥水化反应，减小其对硬化混凝土微观结构的影响。

　　选择合适的抗分散剂种类并控制掺置，减小水下抗分散混凝土的孔隙率。

　　3结论基于试验结果与分析，可以得到以下结在试验所给氯离子浓度下，水下抗分散混凝土的氯离子透深度p与浸溃时间t之间的关系可以用式p（t）=atb来描述。

　　无论陆上成型还是水下成型的混凝土，随着浸溃时间的增长，离子渗透深度不断增大，但增大幅度随时间t的增长而减小。

　　C3）在同一浸溃间下，随抗分散剂掺置增大，氮离子渗透深度逐渐增大。离子在掺抗分散剂中的混凝土的渗透深度均大于在不掺抗分散的基淮混凝土中的渗透深度。

　　控制水灰比，提高水下抗分散剂的活性，选择合适的水下抗分散剂种类与掺是降低水下抗分散混凝土中氯离子渗透性的基本途