矿物掺合料对混凝土抗氯离子渗透性的影响综述＊
李 梅，温 勇，张广泰，唐 巍，董海蛟
（新疆大学建筑工程学院，乌鲁木齐８３００４７
）摘要 矿物掺合料因对改善混凝土抗氯离子渗透性有着较为显著的作用而获得了研究者的广泛关注。综述了近年来国内外关于矿物掺合料对混凝土抗氯离子侵蚀能力影响的研究进展，分析并总结了粉煤灰、硅灰、矿渣等矿物掺合料单掺和复掺的情况下，对混凝土抗氯离子渗透性能的影响。同时，通过分析混凝土抗氯离子渗透性相关测试方法的优缺点，并对比不同研究者的测试结果，对需要进一步研究的相关问题提出了建议。
关键词 混凝土 矿物掺合料 氯离子渗透性中图分类号：ＴＵ５２８．０４ 文献标识码：Ａ
Ａｎ Ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｎ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｍｉｎｅｒａｌ Ａｄｍｉｘｔｕｒｅ ｏｎ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ
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ｗｏｒｄｓ ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｍｉｎｅｒａｌ ａｄｍｉｘｔｕｒｅ，ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ＊国家自然科学基金（
５１２６８０５５） 李梅：
女，１９８７年生，硕士生，研究方向为结构工程 温勇：通讯作者，男，１９７５年生，副教授，研究方向为混凝土材料的耐久性Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｅｎｙｏｎｇ
＿９７３１＠１２６．ｃｏｍ０ 引言
混凝土因具有制备简单、造价低廉、功能多样、相对耐久性好以及后期维护费低等优越性，成为当今世界上用量最大的人造材料，是国民经济发展和社会进步的基础原材料之一。
混凝土结构除了要承受足够的荷载之外，还要不断遭受自然环境作用下诸如表层磨损、孔隙中盐结晶引起的开裂以及暴露于冰冻或火灾等极端温度环境下的各种劣化因子的侵蚀作用，其中氯离子对混凝土的侵蚀作用是环境作用下影响钢筋混凝土的主要因素，它可以导致混凝土强度及其耐久
性严重降低。相关研究表明［１－３］，氯盐对沿海和盐碱地区的
钢筋混凝土结构物的劣化破坏尤为严重。
存在于钢筋混凝土中的氯离子主要有３种形式［１，４］
：一
是在混凝土的孔隙溶液中存在的游离氯离子；
二是氯离子与水化铝酸盐及其衍生物反应生成低溶性的３ＣａＯ·Ａｌ２Ｏ３·
ＣａＣｌ２·１０Ｈ２Ｏ（Ｆｒｉｅｄｅｌ盐）；三是水泥水化产物以及未水化的部分水泥矿物组分会对氯离子有一定的物理吸附。在盐
碱地区，氯离子进入到混凝土中而引起的钢筋锈蚀，是造成钢筋混凝土结构破坏的最主要的原因之一，也决定了混凝土结构的使用寿命。
为更有效地改善外部及内部环境对混凝土的侵蚀作用并延长混凝土结构的使用寿命，通常需要在混凝土耐久性设计和材料的选择阶段充分考虑保证足够的混凝土保护层厚度和使用高品质的混凝土。混凝土保护层厚度的增加能够带来一定的益处，因为这种做法能够有效阻碍侵蚀性介质的侵入并延长初始腐蚀产生的时间。然而事实上，由于力学性能和现实原因，保护层厚度的增加是有限的。为达到混凝土的理想力学性能与优异的耐久性，近年来混凝土抗氯离子渗透性的研究基本上集中于化学外加剂及矿物掺合料的应用。
１ 混凝土中矿物掺合料的作用
矿物掺合料，通常指火山灰质材料，主要成分是氧化硅、氧化铝和其他有效矿物质。矿物掺合料的火山灰质效应使其与对结构不利的氢氧化钙发生反应，生成产物Ｃ－Ｓ－Ｈ凝胶，此产物为极小粒子所组成的刚性胶凝材料，能够提高结
·
７０１·矿物掺合料对混凝土抗氯离子渗透性的影响综述／李 梅等
构的强度与密实度［２］。
反应式普遍表示为［３］：
Ｈ４ＳｉＯ４＋Ｃａ（ＯＨ）２→Ｈ２ＳｉＯ４２－＋Ｃａ２＋＋２Ｈ２Ｏ→
ＣａＨ２ＳｉＯ４·２Ｈ２Ｏ
值得注意的是，这个反应是Ｃａ、Ｓｉ比和可利用水分子等的函数，因此可能会发生变化，结果会导致水化产物偏离其普遍形式。
矿物掺合料在混凝土中的作用归纳于表１中［２，３，５］。
表１ 矿物掺合料在混凝土中的作用Ｔａｂｌｅ １ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｍｉｎｅｒａｌ ａｄｍｉｘｔｕｒｅ ｏｎ ｃｏｎｃｒｅｔｅ效应作用
形态效应利用掺合料的颗粒形态（即颗粒圆形度比水泥大）在混凝土中能够起减水作用
微细集料效应利用掺合料微细颗粒的填充性，提高混凝土致密性，减少浆体与集料界面缺陷
化学活性效应利用掺合料的胶凝性和火山灰质性，水化反应生成大量Ｃ－Ｓ－Ｈ凝胶，改善界面缺陷
总体上讲，提高混凝土的抗渗性能可以有效地防止钢筋锈蚀，并且混凝土的渗透性是与微观结构密实度及孔隙特征紧密相关的。矿物掺合料能有效改善混凝土内部孔隙结构和界面区域，并且在很大程度上阻碍氯离子对混凝土的侵蚀，这也是现今提高混凝土抗氯离子侵蚀性的有效措施之一。
矿物掺合料能提高混凝土抗氯离子侵蚀的原因主要包括以下两个方面：一是矿物掺合料的添加有效优化了混凝土内部微观结构，从而提高了它对氯离子渗透的扩散阻力；二是添加矿物掺合料后使得水泥的二次水化反应生成低碱性Ｃ－Ｓ－Ｈ凝胶，能够增强混凝土对氯离子的化学结合能力与物理吸附能力［２，６］。
通常，矿物掺合料的应用可以提高混凝土中氯离子含量的临界值，降低氯离子的渗透性，增强氯离子结合能力，改善混凝土基体的孔隙形状和尺寸分布，这些优势使它在混凝土中得到了很好的应用和推广。接下来将总结和分析各种矿物掺合料对混凝土抗氯离子性能的影响。
１．１ 粉煤灰
通常，矿物掺合料对混凝土性能的影响主要取决于颗粒的粒径、形状和结构而非化学成分［５］。与高炉矿渣等其他辅助胶凝材料相比，粉煤灰的颗粒形态为球形，这一点对于减少混凝土拌合物需水量和提高混凝土拌和物工作性能具有积极的作用。
马坤林等［７］研究表明，粉煤灰的掺入能够增强氯离子的化学键合与物理吸附能力，降低混凝土中游离氯离子浓度，从而延缓钢筋锈蚀的时间。何松晟等［８］研究表明，混凝土中掺加粉煤灰能够有效降低其孔隙率，并且降低混凝土电通量，对氯离子渗透有一定的阻碍作用，提出孔隙率与电通量有一定的关联性。Ｐａｒａｎｄｅ等［９］依据ＡＳＴＭ Ｃ１２０２标准通过ＲＣＰＴ的试验方法研究表明，混凝土中掺加粉煤灰之后，与基准混凝土相比，其１５０ｄ强度及氯离子渗透性均有明显
改善。Ｗ．Ｃｈａｌｅｅ等［１０］通过ＡＳＴＭ Ｃ１１５２（灰浆和混凝土中酸可溶氯化物试验方法）试验研究发现随着粉煤灰置换率的提高，混凝土的氯离子渗透性明显降低，且据Ｆｉｃｋ第二定律得出其氯离子渗透系数也显著降低。黄小玲等［１１］依据ＡＳＴＭ Ｃ１２０２试验方法，得出低水胶比混凝土比高水胶比混凝土具有更优异的抗氯离子渗透性能，并提出掺粉煤灰混凝土更适合采用长龄期混凝土来评价其抗氯离子渗透性。王彩文等［１２］通过相同试验方法得出在标准养护（水胶比为０．４）初期（７ｄ时）混凝土的抗氯离子渗透性随电通量增加而降低；在后期（２８ｄ、５６ｄ时），粉煤灰掺量在４０％之内递增时，它的抗氯离子渗透性能逐渐增强，此结论与黄小玲等的研究结果存在一致性。但是，何智海［１３］利用ＲＣＭ法测量混凝土氯离子渗透性的试验结果显示：水胶比一定时（ｗ／ｂ＝０．３），粉煤灰掺量为３０％的混凝土抗氯离子渗透性能最佳，认为粉煤灰掺量过高反而降低混凝土抗氯离子渗透性能。
上述得出最佳产量的不同可能是由于各个地区的粉煤灰质量不同，还有可能是所采用的实验方法不同造成的。ＲＣＰＴ法（电通量法）与ＲＣＭ法是现今较为常用的测量混凝土氯离子渗透性的试验方法。其中，ＲＣＭ法能定量地评价混凝土抵抗氯离子扩散的能力，但因为此方法仍采用较高的电压，这样会使得孔隙溶液发生变化且部分电流会消耗于电极反应，并不是完全消耗于氯离子迁移，因此也可能会使试验结果有误差，使得扩散系数被低估；ＲＣＰＴ法也有一定的局限性，它只适用于测量通电量在１０００～３０００Ｃ范围内的混凝土，并更适用于中等强度的混凝土，它的外加电压也高达６０Ｖ，同样存在一定的误差。
１．２ 矿渣
矿渣能够改善混凝土抗氯离子渗透性不仅因为其具有矿物掺合料的火山灰质效应，还由于矿渣微粉的活性需要碱的激发，它可以吸收水泥中钾、钠等碱金属，从而提高其界面强度及密实性［４］。
刘海涛等［１４］依据ＮＴ Ｂｕｉｌｄ４９２（ＲＣＭ）进行实验，研究表明，由于矿渣活性较高，在初期，矿渣对砂浆强度与抗渗性的贡献较为突出，并且因为矿渣微粉的碱激发效应使其具有更高的氯离子吸附能力，因此掺入矿渣的砂浆试件氯离子扩散系数有所降低；施惠生等［１５］通过ＡＳＴＭ Ｃ１２０２－９７（ＲＣＰＴ）试验方法得出，在混凝土内部碱性环境下矿渣的加入能够有效改善混凝土微观结构，使水泥内部孔隙率显著下降。文献［１６－１８］也通过试验表明，矿渣粉掺入到混凝土中，能够明显改善混凝土的抗渗性能，且随矿渣粉掺量的增加，混凝土的抗渗能力显著提高。
矿渣微粉改善混凝土的抗渗性能，一定程度上归功于它的缓凝作用及密度都与水泥接近。但矿渣的磨细程度及用量对矿渣混凝土的需水量有较为明显的影响，由于它的比表面积较高，若其细度不够或用量过大，都会使混凝土产生显著的泌水和离析，因此通常需要加入减水剂来降低矿渣混凝土的需水量，这也需要研究人员做最适当的调整才能使矿渣最有效地发挥其有利作用。
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８
０
１
·材料导报Ａ：综述篇 ２０１３年６月（上）第２７卷第６期
１．３ 硅灰
硅灰由极微小、表面光滑的玻璃态球形颗粒组成并具有相当大的比表面积（一般为１５０００～２５０００ｍ２／ｋｇ），能使水泥的微观孔隙结构和界面区域更加致密。且它的主要化学成分ＳｉＯ
２
含量在９０％以上，使得它的水化反应产物Ｃ－Ｓ－Ｈ凝胶的体积得到很大的提高，更有效地改善了硅灰混凝土的抗氯离子渗透性［３］。
郝立波等［５］通过ＡＳＴＭ Ｃ１２０２试验方法测定掺加４种矿物掺合料（粉煤灰、矿渣、偏高岭土和硅灰）的混凝土试件的氯离子渗透通电量和扩散系数，研究表明上述掺合料均能改善混凝土抗氯离子渗透性能，且掺量越大效果越好，其中硅灰和偏高岭土的改善效果优于粉煤灰和矿渣，当硅灰掺量达到１０％时，混凝土的扩散系数相比基准混凝土降低幅度最大。Ｃ．Ｓ．Ｐｏｏｎ等［１９］同样依据ＡＳＴＭ Ｃ１２０２标准进行混凝土抗氯离子渗透性实验，对比测量在不同水灰比下偏高岭土与硅灰不同掺量时对混凝土渗透性的影响，试验结果表明在影响程度上偏高岭土优于硅灰并在低水灰比下表现更为明显。郭春兴等［２０］通过ＮＥＬ试验方法对比测量单掺硅灰与粉煤灰的混凝土的抗氯离子渗透性，结果表明掺加硅灰能够明显提高渗透性能且幅度大于掺粉煤灰时的情况。ＮＥＬ法是清华大学路新瀛提出的试验方法，是一种饱盐直流电导率法，利用Ｎｅｒｎｓｔ－Ｅｉｎｓｔｅｉｎ方程确定混凝土中的氯离子扩散系数，测量时间短且采用小电压，这就很大程度地减少了电极反应的消极影响，解决了Ｎｅｒｎｓｔ－Ｅｉｎｓｔｅｉｎ方程中离子迁移系数难以确定的问题，并对预测氯盐环境中的混凝土结构使用寿命非常有用，此方法主要适用于评价高性能混凝土的渗透性。张合清等［２１］利用ＮＥＬ法分别测量硅灰与粉煤灰的氯离子渗透系数，试验结果表明，硅灰在提高混凝土强度与氯离子渗透性方面明显优于粉煤灰，这都归功于硅灰的微集料效应与较强的活性使得混凝土密实度大大提高，故能更有效地增强混凝土抵抗氯离子侵蚀的能力。Ｍ．Ｓｈａｒｆｕｄｄｉｎ．Ａｈｍｅｄ等［２２］通过ＲＣＰＴ法和ＵＣＴ法的试验结果均表明硅灰的掺入能够明显降低混凝土氯离子渗透性，并提出硅灰替代水泥的含量尽量保持在１０％以内为最佳，还指出由于ＲＣＰＴ方法所测得的通电量并不只是包括氯离子的迁移而是孔隙溶液中所有离子的传输作用，因此他主张采用试验结果更为精确且操作简易的ＵＣＴ方法。
由于硅灰的产出数量与粉煤灰及矿渣相比更为有限，价格也较昂贵，这就限制了硅灰在混凝土工程中的广泛使用，因此硅灰通常作为外加剂掺入混凝土中以辅助其他胶凝材料，从而更有效地提高混凝土抗氯离子渗透性能。
１．４ 复掺
由于各类矿物掺合料加入混凝土中均有其利弊，所以矿物掺合料的掺入技术也从单掺发展到多元复掺，从而使混凝土获得更加优异的性能。
邢占东［２３］通过设计不同掺量的粉煤灰、矿渣混凝土的配合比方案并分别进行基本力学性能和耐久性两方面的试验研究，试验证明，粉煤灰、矿渣双掺混凝土具有良好的力学性能和耐久性。刘建忠等［２４］通过试验（《水运工程混凝土试验
规程》，ＪＴＪ２７０－１９９８）研究粉煤灰和矿渣总掺量不同时混凝土
的抗氯离子渗透性能，结果表明随着总掺量的增加其抗氯离子渗透性能提高，混凝土氯离子扩散系数也随着龄期的延长而有所降低，同时，当粉煤灰与矿渣总掺量在３０％时，增加粉煤灰的相对掺量并不利于混凝土抗氯离子性能的改善，但其氯离子扩散系数仍随着龄期延长而降低。于本田等［２５］通过ＡＳＴＭ Ｃ１２０２试验方法，分别测量不同水胶比粉煤灰与矿渣粉单掺与复掺情况下混凝土的电通量，实验结果表明，水胶比为０．３８的混凝土表现最优，其中，粉煤灰和矿渣粉各掺１５％时其抗氯离子渗透性能达到最高。Ｍ．ＳｈａｒｆｕｄｄｉｎＡｈｍｅｄ等［２２］利用ＲＣＰＴ及ＵＣＴ两种方法测量了硅灰和矿渣复掺情况下混凝土的氯离子渗透性，提出硅灰的快速火山灰质反应降低了Ｃａ（ＯＨ）
２
的活性从而影响其后期与矿渣的反应，故认为矿渣与硅灰不适合复掺。郭春兴等［２０］与刘斌云等［２６］分别应用两种不同方法（ＮＥＬ法与ＲＣＭ法）进行试验，结果均表明双掺粉煤灰及硅灰能够大幅度增强混凝土抗氯离子渗透性能，且后者提出若考虑到混凝土强度和抗冻性能，硅灰掺量不能过低，因此硅灰的掺加量对混凝土的影响比较大。
矿物掺合料能够有效改善氯离子渗透性能已被广大研究者所认同。尽管如此，Ｘｉａｎｍｉｎｇ Ｓｈｉ等［２７］通过试验表明高
性能混凝土试件出现不寻常的低氯离子扩散系数（Ｄ
ｓ
值约为１０－１３ ｍ２／ｓ，正常结果应为１０－１２ ｍ２／ｓ）。在这种情况之下，利用矿物掺合料（粉煤灰、超细粉煤灰、硅灰、偏高岭土或高炉矿渣）置换部分水泥并没有对降低氯离子渗透性有太大的作用，因此上述文章作者认为对于高性能混凝土来说，它的氯离子渗透性能很大程度上取决于粗骨料而并不是矿物掺合料的添加。Ｚｈａｎｇ等［２８］通过ＡＳＴＭ Ｃ１２０２－９７（氯离子快速渗透试验）方法测试混凝土中单掺和复掺粉煤灰与矿渣时的氯离子渗透性，试验结果表明单掺粉煤灰和矿渣均能改善混凝土氯离子渗透性能且矿渣效果较为明显，但复掺时渗透性反而增强，因此得出粉煤灰不适合与其它胶凝材料复合掺入的结论，并认为在硬化混凝土的微观结构上粉煤灰起着负面的影响，这个结论与刘建忠等［２４］的试验研究结果有一定的相似性，但刘建忠等得出在较长龄期时复掺粉煤灰与矿渣时氯离子扩散系数还是有所降低的结论，而前者则完全否定了粉煤灰在三元胶凝材料中的抗氯离子渗透性的作用。笔者认为其结论不一致很大程度上是由于试验方法的不同或不同地域试验原材料的差异所造成的，因此若要得出比较准确的试验结果，则需要针对本地区的原材料进行反复的试验并进行相应的理论分析。
２ 结语
矿物掺合料包括粉煤灰、硅灰、矿渣等均对混凝土抗氯离子渗透性能有不同程度的改善，在国内外，虽然广大研究者已通过不同的研究角度和方法来对其进行验证和探讨，且有大量的关于混凝土抗氯离子渗透性方面的实验研究与理论分析，但对于矿物掺合料改善氯离子侵入混凝土的研究仍然是对该领域的一个不小的挑战。
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矿物掺合料对混凝土抗氯离子渗透性的影响综述／李 梅等
综上所述，混凝土抗氯离子渗透性存在诸多因素，它与混凝土的强度、工作性、抗冻性、干缩性等性能都有一定的相关性，这些方面应当得到足够的重视。并且由于水泥和胶凝材料之间或其内部的物理吸附及化学作用对混凝土抗氯离子渗透性有很大的影响，故试验过程中需要结合对混凝土的微观分析。对于评价混凝土抗氯离子渗透性的相关试验，国内外学者已经提出较多的方法，每种方法均有其利弊。因此，如何根据需求来选取合适的试验方法，使得实验结果更为准确和贴近实际也是需要进一步研究的内容。
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２７Ｓｈｉ Ｘｉａｎｍｉｎｇ，Ｙａｎｇ Ｚｈｅｎｇｘｉａｎ，Ｌｉｕ Ｙａｊｕｎ，ｅｔ ａｌ．Ｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｐｏｒｔｌａｎｄ ｃｅｍｅｎｔ ｍｏｒｔａｒ ａｎｄ ｃｏｎ－ｃｒｅｔｅ ｗｉｔｈ ｍｉｎｅｒａｌ ａｄｍｉｘｔｕｒｅｓ［Ｊ］．Ｃｏｎｓｔｒ Ｂｕｉｌｄ Ｍａｔｅｒ，２０１１，２５（８）：３２４５
２８Ｚｈａｎｇ Ｄ，Ｌｉ Ｘ，Ｍａ Ｘ，ｅｔ ａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｍｉｎｅｒａｌ ａｄｍｉｘｔｕｒｅｓ ｏｎｔｈｅ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｐｏｒｔｌａｎｄ ｃｅｍｅｎｔ ｍｏｒｔａｒ ａｎｄ ｃｏｎ－ｃｒｅｔｅ ｗｉｔｈ ｍｉｎｅｒａｌ ａｄｍｉｘｔｕｒｅｓ［Ｊ］．Ａｄｖ Ｍａｔｅｒ Ｒｅｓ，２０１１（８）：１６８
（责任编辑 王朝蓉）
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·材料导报Ａ：综述篇 ２０１３年６月（上）第２７卷第６期
评价高性能混凝土耐久性综合指标-抗氯离子渗透性及其研究现状 摘要：结合国内外高性能混凝土耐久性研究的现状，在近年来基于氯离子渗透的高性能混凝土耐久性预测模型，分析了将抗氯离子渗透性作为评价高性能混凝土耐久性的综合指标的可行性和必要性，对于制定高性能混凝土的耐久性设计规范具有参考意义。 关键词：高性能混凝土；耐久性；氯离子抗渗；综合指标 Aggregative indicator evaluating the durabil ity of HPC：Chloride ion resistance and present status BA Heng jing ，ZHA N G Wu man ，DEN G Hong wei (Civil Engineering Institute ，Harbin University of Technology ，Harbin 150006 ，China) Abstract ：Based on the prediction models and the domestic and foreign present status of the durability of HPC, the chloride ion resistance was used as an aggregative indicator to evaluate the durability of HPC. The importance and the feasibility were analyzed, which had significant reference for constituting standard of the durability of HPC. Key words ：HPC；durability ；chloride ion resistance ；aggregative indicator 1 引言 近年来，国内外土木工程界对高性能混凝土耐久性问题十分关注，作了大量的试验研究，工程技术人员对混凝土耐久性的认识程度也不断加深。我国新出台的混凝土结构设计规范中很多章节已经提出了具体的耐久性规定。同时，我国第一部《混凝土结构耐久性设计及施工指南》也在2003年底正式颁布实施，该指南为设计和施工人员提供了环境作用下混凝土结构耐久性设计与施工的基本要求。大量科研成果的取得和国家规范的实施将实现混凝土结构全功能设计的目标向前推进了坚实的一步。 然而，目前对于高性能混凝土耐久性的评定没有统一的指标和方法，对其抗冻性、抗化学侵蚀性、抗钢筋锈蚀性、抗碳化性、抗碱—集料反应性、抗磨耗性、抗火性等等的试验和评价，基本上仍沿用对普通混凝土的试验和检测方法。但是，由于低水灰比、以及高效减水剂和矿物掺合料的掺入，高性能混凝土的性能与普通混凝土的性能相比产生了较大的差异，因此，普通混凝土的一些试验和检测方法已不适用于高性能混凝土，更无法将耐久性指标融入到混凝土结构设计理论中。 我国规范一贯按承载力极限状态来设计结构构件，再按正常使用极限状态来校核构件的设计思想，这样就决定了高性能混凝土耐久性设计应在肯定原有结构设计理论的基础上补充耐久性方面的要求，使得所选用的混凝土材料在满足结构承载能力的同时也可以达到足够的耐久性，在工程选材的环节把好“耐久性”关，实现从源头上解决结构的耐久性问题。 因此，目前亟待解决问题是：创建一个高性能混凝土耐久性的综合评价指标，该指标能够将各种环境因素影响效应集于一身。将其作为指导高性能混凝土结构耐久性设计的统一标准，便可以消除混凝土耐久性参数众多，各参数之间相关性难于把握的客观制约，为实现完全规范化的混凝土结构耐久性设计奠定坚实的基础。 国内外学者[1～4 ]经过大量调查和研究表明：绝大多数高性能混凝土结构的破坏是由于氯离子侵入到混凝土钢筋表面，并达到一定临界浓度时引起的钢筋锈蚀所致；钢筋锈蚀使其
氯盐是廉价而易得的工业原料，它在水泥生产中具有明显的经济价值。一方面，它可以作为熟料煅烧的矿化剂，能够降低烧成温度，有利于节能高产；它也是有效的水泥早强剂，不仅使水泥3天强度提高50%以上，而且可以降低混凝土中水的冰点温度，防止混凝土早期受冻；另一方面，氯离子又是混凝土中钢筋锈蚀的重要因素。由于钢筋锈蚀是混凝土破坏的主要形式之一，所以，各国对水泥中的氯离子含量都作出了相应规定。 氯离子的来源主要是原料、燃料、混合材料和外加剂，但由于熟料煅烧过程中，氯离子大部分在高温下挥发而排出窑外，残留在熟料中的氯离子含量极少。如果水泥中的氯离子含量过高，其主要原因是掺加了混合材料和外加剂（如：工业废渣、助磨剂等）。因此，在我国水泥新标准中增加了“水泥生产中允许加入≤0.5%的助磨剂和水泥中的氯离子含量必须≤0.06%”的要求，充分体现出水泥行业对混凝土质量保证的承诺和责任心。 钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土结构耐久性的重要因素，是当前最突出的工程问题之一，已引起了各个国家的关注。大家不仅重视研究混凝土结构中的钢筋锈蚀与防护问题，并不断推出新的检验评价方法与监控防护措施。 钢筋的腐蚀分为湿腐蚀和干腐蚀两种。钢筋在混凝土结构中的锈蚀是在有水分子参与的条件下发生的腐蚀，属湿腐蚀。钢筋的锈蚀过程是一个电化学反应过程。使钢筋表面的铁不断失去电子而溶于水，从而逐渐被腐蚀；与此同时，在钢筋表面形成红铁锈，体积膨胀数倍，引起混凝土结构开裂。 企业是现代社会的基础，不仅是社会财富的创造者，也是社会责任的承担者；“人无信不立，企无信不长”，离开了社会的信任和支持，企业将失去发展的空间。水泥企业全面控制各品种水泥中的氯离子含量，是在履行一种社会的责任，也是避免钢筋锈蚀和混凝土开裂的最有效方法之一。为了更好地过渡和适应新的水泥标准的要求，水泥企业应该积极主动地做好以下工作。 1、深入学习新标准的各项规定和培训有关测试技能。水泥新标准是将原来的六 大通用水泥的三项标准（GB175、GB1344、GB12958）整合修订为一个标准：《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）。更新的内容很多，尤其增加了氯离子限量的要求，需要企业尽快购置标准指定的水泥氯离子测定仪，化验室工作人员要进行成分测定、仪器使用维护及校准知识和技能的培训。
附录A混凝土拌合物中水溶性氯离子含量快速测试方法 A.0.1本方法适用于现场或试验室的混凝土拌合物中水溶性氯离子含量的快速测定。 A.0.2试验用仪器设备应符合下列规定： 1氯离子选择电极：测量范围应为（5×10-5～5×10-1）mol/L；响应时间不大于2min；温度范围为（5～45）℃； 2参比电极：应为双盐桥饱和甘汞电极； 3电位测量仪器：分辨值应为1mV的酸度计、恒电位仪、伏特计或电位差计，输入阻抗不得小于7MΩ； 4系统测试的最大允许误差应为±10％。 A.0.3试验用试剂应符合下列规定： 1活化液：应使用浓度为5.0×10-4mol/L的NaCl溶液； 2标准液：浓度分别为5.0×10-1mol/L、5.0×10-2mol/L、 5.0×10-3mol/L、5.0×10-4mol/L 的NaCl标准溶液。 A.0.4试验前应按下列步骤建立电位-氯离子浓度关系曲线： 1氯离子选择电极应放入活化液中活化1h； 2将氯离子选择电极和参比电极分别插入浓度为5.0×10-1mol/L、5.0×10-2mol/L、5.0×10-3mol/L、5.0×10-4mol/L的NaCl标准液中，经2min后，采用电位测量仪分别测得两电极之间的电位值（图A.0.4）。将分别测得的4种浓度NaCl标准液的电位值标在E-lgC坐标上，建立E-lgC工作关系曲线； 3在测试每个NaCl标准液电位值前，均应采用蒸馏水对氯离子选择电极和参比电极进行充分清洗，并用滤纸擦干； 图A.0.4电位值测量示意图 1-电位测量仪；2-氯离子选择电极；3-参比电极；4-标准液或滤液
A.0.5试验应按下列步骤进行： 1试验前应先将氯离子选择电极浸入活化液中活化1h； 2采用筛孔直径为5.00mm的筛子对混凝土拌合物进行筛分，获得不少于600g的砂浆，放入烧杯中，插入氯离子选择电极和甘汞电极，经2min后测定其电位，平行测定两次；每次测量前应采用蒸馏水对氯离子选择电极和参比电极进行充分清洗，用滤纸擦干； 3根据测定的电位值，分别从E-lgC工作关系曲线上推算两份砂浆中的氯离子浓度，并应将两次氯离子浓度的平均值作为砂浆的氯离子浓度的测定结果。 A.0.6混凝土拌合物中水溶性氯离子含量应按下式计算： P C=C Cl?× β 1000 ×35.5×100% 式中：P C——混凝土拌合物中氯离子含量，以水泥重量计（%）； C Cl?——相应拌合水中氯离子浓度(mol/L)； β——混凝土水灰比。 A.0.7在同等条件下，可选用合适的氯离子快速测定仪取代氯离子选择电极、参比电极、电位测定仪，选用的氯离子选择复合电极对氯离子的测量范围应为5×10-5mol/L～5×10-1mol/L；响应时间≤2min；温度应为5℃～45℃。其它步骤与A.0.3~A.0.6同。
1、氯离子对水泥性能的影响 水泥在没有C l-或C l-含量极低的情况下,由于水泥混凝土碱性很强,p H 值较高,保护着钢筋表面钝化膜使锈蚀难以深入。氯离子在钢筋混凝土中的有害作用在于它能够破坏钢筋钝化膜,加速锈蚀反应。当钢筋表面存在C l-、O2和H2O 的情况下,在钢筋的不同部位会发生如下电化学反应:F e +2C l-→F e C l2+2e-→F e2++2Cl-+2e-；O2+2H2O+4e-→4(O H )-。进入水中的F e2+与O H-作用生成F e (O H )2,在一定的H2O 和O2条件下,可进一步生成F e (O H )3产生膨胀,破坏混凝土。 20世纪50年代,我国北方及国外某些国家(尤其是前苏联),为使冬季施工方便,曾普遍使用氯化钙等氯盐作混凝土早强(或防冻)剂,致使大量建筑因钢筋严重锈蚀而过早破坏,付出了昂贵的代价。现在国内外钢筋混凝土工程施工原则上已不用氯盐早强(或防冻)剂；即使掺用氯盐,我国规定一般钢筋混凝土工程中氯盐掺量不得大于水泥重量的1%(港工钢筋混凝土中不得大于水泥重量的0.1%),并需对钢筋作防锈处理,将混凝土振捣密实。 此外，C a C l2用量较大时,还会降低混凝土抗化学侵蚀性和耐磨性及28天抗折强度。如在生料中加入的氯化物，虽然可促进熟料煅烧，起到矿化剂的作用，对提高立窑产量有利，但有相当部分的氯离子会残留于熟料和水泥中,也会加速钢筋锈蚀。因此，无论是水泥生料中，还是水泥中加入氯化物都应持谨慎态度,不宜掺加。 2、碱对水泥性能的影响 碱溶解速度快，能增加水泥混凝土液相的碱度，可加速水泥水化速度及激发水泥中混合材的活性，通常被用作水泥的早强剂，以提高水泥的早期强度。 碱作为水泥早强剂对水泥的增强效果往往随外加剂的种类及掺量，外加剂中各激发组分的配比，混合材种类及掺量，熟料(或水泥)成分及性能，使用温度等因素的不同而不同。但大多数外加剂对水泥早期(1天、3天、7天)强度的促进作用比对后期(28天)强度的促进效果好,有的还对28天强度没有促进作用甚至降低28天强度；有时会使水泥发生快凝、结块及需水量增加；还容易发生碱骨料反应，产生局部膨胀，引起构筑物开裂变形，甚至崩溃。在水泥储存中，碱易生成钾石膏（K2SO4·C a S O4·H2O ），使水泥库结块和造成水泥快凝。碱还能使混凝土表面起霜（白斑）。因此，在水泥生产中，碱虽然可提高水泥的早期强度，增加混合材的掺量，但还是不宜使用含碱的早强剂
混凝土中氯离子的危害及预防措施 我国新水泥标准中增加氯离子检验人手，分析了混凝土中氯离子的来源和带来途径。指出了氯离子对混凝土的影响和危害，提出了怎样才能避免混凝土中氯离子超标的几个措施，最后说明了有关各行业应研究怎样才能使混凝土中氯离子的含量最少。这应是有关的技术T 作者的一种责任。 引言 《通用硅酸盐水泥》报批稿，在2006年9月就已完成，随后经过若干次的建材生产与建一E使用的协商讨论，终于2007年底发布，国家标准 175—2007《通用硅酸盐水泥》于2008年6月1日实施，这个标准的正式实施，是我国水泥行业的大事，也是建筑施工行业的大事，它涉及到水泥产品的生产、流通、应用、科研与设计的各个方面。尤其是水泥生产企业，无论是产品品种的确定、配料方案的设计、化学分析及物理检验仪器设备的购置、校验、使用，还是生产工艺过程中的技术参数调整与控制，都必须进行必要的变更与适应，只有这样才可能满足新标准的要求，保证新标准的正常平稳过渡。 早在2002年4月1日，国家建没部和同家质检总局就联合发布实施了 500102002((混凝土结构设计规范》，其3．4耐久性规定的章节中，就对混凝土中最大氯离子的含量作了具体的规定；2004年l2月1日，两部局又联合发布实施了／T 503442004《建筑结构检测技术标准》，这个标准的附录C，对混凝土中氯离子的含量测定方法作了规范；2006年6月1日国家建设部发布实施了 522006((普通混凝土用砂、石质量
及检验方法标准》，这个标准在3．1．10条中对混凝土用砂的氯离子含量也作了规定。这些标准和规范的配套实施，必将对水泥的生产、使用和建设工程的质量提高起到积极的推动和保证作用。 1 混凝土中氯离子的来源 1．1 水泥中的氯离子 氯盐是廉价而易得的丁业原料，它在水泥生产中具有明显的经济值。它可以作为熟料煅烧的矿化剂，能够降低烧成温度，有利于节能高产；它也是有效的水泥早强剂，不仅使水泥3 d强度提高50％以上，而且可以降低混凝土中水的冰点温度，防止混凝土早期受冻。氯离子的来源主要是原料、燃料、混合材料和外加剂，但由于熟料煅烧过程中，氯离子大部分在高温下挥发而排出窑外，残留在熟料中的氯离子含培极少。如果水泥中的氯离子含量过高，其主要原冈是掺加了混合材料和外加剂(如：工业废渣、助磨剂等)。因此，在我国水泥新标准中增加了“水泥生产中允许加入≤0．5％的助磨剂和水泥中的氯离子含量必须≤O．06％”的要求，这主要是为了保证水泥不对混凝土质量产生过多负面影响。 1．2砂子中的氯离子 在天然砂中，特别是天然海砂中，因为海水中氯离子较高，使得海砂的表面吸附的氯离子也比较多，导致海砂中氯离子的含量较大，如果不加处理用在混凝土中，将会使混凝土中的氯离子含垣增多。 1．3水中的氯离子 在混凝土拌制中，水是不可缺少的原材料之一。如果用饮用的自
氯离子对混凝土性能的影响 钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性和安全性的重要因素。其中，对近海、沿海地区导致 钢筋混凝土结构性能劣化的最普遍、最严重的原因是氯离子侵蚀作用引起的钢筋锈蚀，决定了结构的使用寿命。 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，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%。 一、水泥中氯离子含量规定 各国对氯即「含己的叛远妇卜 1、欧洲所有品种小于0.1%。但对于用于预应力场合时，应严格控制。 2、日本普通硅酸盐（相当于我国的P I、P H型水泥）小于0.035%。早强、超早强、中热、低热、抗硫酸盐小于0.02%，其他品种未作规定。 3、中国新标准，要求所有品种水泥中氯离子含量不大于0.06%。 二、混凝土中氯离子的来源 引起钢筋锈蚀的氯离子存在具有广泛性。其主要来源有： 1、混凝土的原材料。如含氯化物的减水剂、滥用海砂、直接用海水搅拌混凝土或掺入的粉煤灰使用海水排湿工艺等。 2、从建筑物所处环境中渗透进入。如海洋环境中的氯离子以海水、海风、海雾等形式渗入， 影响沿海地区混凝土结构的使用性能和寿命；冬季向道路、桥梁及城市立交桥等撒盐或盐水 化雪防冰，以便交通畅行；还有盐湖和盐碱地、工业环境等。当混凝土中氯离子含量达 1.19kg/m3时，侵蚀已经很严重了。据此，一些国家规定不准在钢筋砼桥面板上喷洒盐水化 冰。 三、氯离子对混凝土的侵蚀作用 1、氯离子侵入混凝土的方式 氯离子位入混凝十的方式.卞娈有 1 ）扩散作用：氯离子从浓度高的地方向浓度低的地方移动； 2）毛细管作用：含有氯离子的溶液向混凝土内部移动； 3）渗透作用：在水压力作用下，盐水向压力较低的方向移动； 4）电化学迁移：电解质溶液在阴阳极吸附作用下的离子的定向移动。 C-在混凝土中的侵入过程通常是几种作用共同存在的。但和速度最快的毛细管吸相比，渗透和电化学迁移产生的迁移可以忽略。对特定的条件，其中的一种侵蚀方式是主要的。另外混凝土中氯离子浓度还受到温度、保护层厚度以及CI-和混凝土材料之间产生化学结合和物 理吸附的影响。虽然CI-在混凝土材料中的侵入迁移过程非常复杂，但是在许多情况下，尤 其是在海洋环境，扩散被认为是最主要的侵入方式。 2、氯离子作用下混凝土结构的破坏分析 1）氯离子引起钢筋侵蚀的机理 在自然环境中，金属铁并不稳定，容易与周围环境发生化合反应，即具有侵蚀的趋势。而混凝土结构是一种多孔体，通常其孔隙中含有大量水泥水解时产生的Ca（OH）2溶液和少量可溶 的钙、钾、钠等碱性金属，使得混凝土具有很强的碱性，PH 一般为12~13。钢筋在这种环 境下，表面生成一层致密的、分子和离子难以穿透的、厚为2~10x 10-9m的“钝化膜”（主 要成分为Fe2O3和Fe3O4）阻止钢筋发生锈蚀。然而，混凝土结构在使用的过程中，当受材料、环境等因素的影响导致碱性降低。相关研究与实践表明，当PH<11.5时，钝化膜开始不稳定（临界值）;当PH<9时，钝化膜逐渐破坏，使钢筋处于活化状态、失去保护作用。 氯离子侵蚀作用引起钢筋锈蚀，是一个极为复杂的电化学过程。CI-是极强的阳极活化剂，
王立峰等:水灰比对混凝土强度及氯离子渗透性的影响 水灰比对混凝土强度及氯离子渗透性的影响 王立峰1 , 李家和2 , 朱广祥3 , 朱卫中 3 (1.中铁建设集团有限公司, 哈尔滨 150001; 2.哈尔滨工业大学土木工程学院, 哈尔滨 150001; 3.黑龙江省寒地建筑科学研究院, 哈尔滨 150080) 摘 要 主要研究了水灰比对混凝土强度和氯离子电通量的影响。试验结果表明:水灰比增大混凝土的强度明显降低,氯离子电通量增大;水灰比从0.33增加到0.37和0.41时,混凝土28d 氯离子电通量的增加幅度接近或超过了50%。 关键词 混凝土;水灰比;氯离子渗透;抗压强度 中图分类号 TU 528 0 文献标识码 B 文章编号 1001-6864(2011)05-0007-02 INFLUENCE OF W ATER CEMENT RATIO ON STRENGTH AND C HLOR IDE ION PERMEABILI TY OF CONCRETE WANG L i feng 1 , LI Jia he 2 , ZHU Guang x iang 3 , Z HU W e i zhong 3 (1.Ch i n a Ra il w ay C onstr uction G r oup Co .,L t d ,H arb i n 150001,China ; 2.School of C i v ilEng ineeri n g ,H I T ,H arbin 150001,Chi n a ; 3.H eilong jiang Prov i n ce A cade m y of Co ld A rea Bu ilding Research,H arb i n 150080,China) Abst ract :Infl u ence of w ater ce m ent ratio on strength and ch l o ri d e i o n per m eability o f concrete is stud ied in th is paper .The resu lts show that strength decreased si g nificantl y ,electric fl u x i n creased when w ater ce m ent rati o i n creased .W hen w ater ce m en t ratio i n creased fro m 0.33to 0.37and 0.41,28d e lectric fl u x of concrete increased close to 50%. K ey w ords :concrete ,;w ater ce m en t ratio ;ch lori d e per m eab ility ;co m pressi v e strength [基金项目] 973 计划项目 水泥低能耗制备与高效应用的基础研究 第六课题 水泥基材料的产物与结构稳定性及服役行为 (2009CB623106);中铁建设集团项目 新建哈尔滨西客站工程严寒气候条件下结构混凝土冬期施工技术研究 随着混凝土技术的进步,影响混凝土的可变因素越来越多,这些因素影响着混凝土的两个最重要的性能参数,即渗透性和强度。混凝土的渗透性是其耐久性的最重要方面,实际工程中的混凝土往往是受环境中的水、气体以及侵蚀性介质的侵入而劣化。产生上述劣化作用需要内、外两个因素[2],内部因素是指混凝土的成分和结构,外部因素是指环境中侵蚀性介质和水等。为此有必要从内部因素入手提高混凝土的耐久性能[3]。由于渗透性是混凝土最根本的性质之一,并且与耐久性直接相关,所以成为混凝土试验和研究中的一项重要内容[4]。本文通过试验测试了不同水灰比的混凝土强度和氯离子电通量,目的在于为配制更加抗渗的混凝土提供基础数据。1 试验 (1) 原材料:水泥:P O 42 5水泥;粗集料:表面粗糙、级配良好的碎石,粒径为5~25mm,压碎指标为3%,含泥量为0 2%;砂:山砂,细度模数为2 8,满足 区级配的要求,含泥量为0 9%;减水剂:菏泽联强建筑材料有限公司生产的聚羧酸高效减水剂;水:哈尔滨自来水。 (2) 混凝土配合比设计。本试验中混凝土的砂率为40%,固定砂石用量,改变拌合用水,通过调整高效减水剂的用量使混凝土坍落度控制在200 20mm,如表1所示。 表1 混凝土配合比设计 kg m -3 编号水灰比水泥砂碎石水G -0 330 335107*********G -0 370 375107*********G -0 41 0 41 510 714 1028 209 (3) 试验方法:试验采用A STM C1202法测试混凝土氯离子电通量。将每组新拌混凝土制成3个尺寸为 100mm 50mm 的试块,标准养护至28d 后进行真空饱水,饱水结束后进行测试。测试时在试件轴向施加60V 的直流电压,试件两端的正负试验槽内分别注满摩尔浓度为0 3mo l/L 的N a OH 溶液和质量浓度为3.0%的N aC l 溶液,记录6h 内通过试件的总电量即为试件的电通量。 抗压强度采用100mm 100mm 100mm 的立方体试7
混凝土中氯离子的危害及预防措施我国新水泥标准中增加氯离子检验人手，分析了混凝土中氯离子的来源和带来途径。指出了氯离子对混凝土的影响和危害，提出了怎样才能避免混凝土中氯离子超标的几个措施，最后说明了有关各行业应研究怎样才能使混凝土中氯离子的含量最少。这应是有关的技术T 作者的一种责任。 引言 《通用硅酸盐水泥》报批稿，在2006年9月就已完成，随后经过若干次的建材生产与建一E使用的协商讨论，终于2007年底发布，国家标准GB 175—2007《通用硅酸盐水泥》于2008年6月1日实施，这个标准的正式实施，是我国水泥行业的大事，也是建筑施工行业的大事，它涉及到水泥产品的生产、流通、应用、科研与设计的各个方面。尤其是水泥生产企业，无论是产品品种的确定、配料方案的设计、化学分析及物理检验仪器设备的购置、校验、使用，还是生产工艺过程中的技术参数调整与控制，都必须进行必要的变更与适应，只有这样才可能满足新标准的要求，保证新标准的正常平稳过渡。 早在2002年4月1日，国家建没部和同家质检总局就联合发布实施了GB 50010--2002((混凝土结构设计规范》，其3．4耐久性规定的章节中，就对混凝土中最大氯离子的含量作了具体的规定；2004年l2月1日，两部局又联合发布实施了GB／T 50344---2004《建筑结构检测技术标准》，这个标准的附录C，对混凝土中氯离子的含量测定方法作了规范；2006年6月1日国家建设部发布实施了JGJ 52--2006((普
通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》，这个标准在3．1．10条中对混凝土用砂的氯离子含量也作了规定。这些标准和规范的配套实施，必将对水泥的生产、使用和建设工程的质量提高起到积极的推动和保证作用。 1 混凝土中氯离子的来源 1．1 水泥中的氯离子 氯盐是廉价而易得的丁业原料，它在水泥生产中具有明显的经济值。它可以作为熟料煅烧的矿化剂，能够降低烧成温度，有利于节能高产；它也是有效的水泥早强剂，不仅使水泥3 d强度提高50％以上，而且可以降低混凝土中水的冰点温度，防止混凝土早期受冻。氯离子的来源主要是原料、燃料、混合材料和外加剂，但由于熟料煅烧过程中，氯离子大部分在高温下挥发而排出窑外，残留在熟料中的氯离子含培极少。如果水泥中的氯离子含量过高，其主要原冈是掺加了混合材料和外加剂(如：工业废渣、助磨剂等)。因此，在我国水泥新标准中增加了“水泥生产中允许加入≤0．5％的助磨剂和水泥中的氯离子含量必须≤O．06％”的要求，这主要是为了保证水泥不对混凝土质量产生过多负面影响。 1．2砂子中的氯离子 在天然砂中，特别是天然海砂中，因为海水中氯离子较高，使得海砂的表面吸附的氯离子也比较多，导致海砂中氯离子的含量较大，如果不加处理用在混凝土中，将会使混凝土中的氯离子含垣增多。 1．3水中的氯离子
第1题 测试混凝土氯离子电通量的仪器设备直流稳压电源的电压范围应为（）V。 A.0~60V B.0~30V C.0~80V D.0~70V 答案:C 您的答案：c 题目分数：5 此题得分：5 批注： 第2题 温度计的量程应在（）℃精度为±0.1℃ A.0~50 B.0~100 C.0~120 D.0~300 答案:C 您的答案：B 题目分数：5 此题得分：5 批注： 第3题 电通量耐热塑料或耐热有机玻璃试验槽的边长应为（）mm，总厚度不应小于（）mm。 A.155mm，50mm B.150mm，50mm C.150mm，51mm D.150mm，55mm 答案:C 您的答案：C 题目分数：5 此题得分：5 批注： 第4题 电通量试验用溶液NaCl应为（）%的质量浓度。 A.2
B.3 C.4 D.5 答案:B 您的答案：B 题目分数：5 此题得分：5.0 批注： 第5题 电通量试验用溶液NaOH应为（）mol/L的摩尔浓度。 A.0.3 B.0.4 C.0.5 D.0.6 答案:A 您的答案：A 题目分数：5 此题得分：5.0 批注： 第6题 电通量抽真空设备的烧杯体积应为（）mL以上。 A.500 B.800 C.1000 D.1100 答案:C 您的答案：C 题目分数：5 此题得分：5.0 批注： 第7题 电通量试件应为直径（）mm，高度（）mm。 A.100±5mm，50±5mm B.100±1mm，50±2mm C.90±5mm，51±5mm D.90±1mm，50±1mm 答案:B 您的答案：B
题目分数：5 此题得分：5.0 批注： 第8题 电通量试验宜在试件养护到（）期进行。 A.56d B.60d C.28d D.30d 答案:C 您的答案：C 题目分数：5 此题得分：5.0 批注： 第9题 对于掺有大掺量矿物掺合料的混凝土可在（）龄期进行。 A.56d B.60d C.28d D.30d 答案:A 您的答案：A 题目分数：5 此题得分：5.0 批注： 第10题 试件浸泡1h后恢复常压应继续浸泡（）h。 A.20？2 B.22？2 C.18？2 D.19？2 答案:C 您的答案：C 题目分数：5 此题得分：5.0 批注： 第11题
混凝土及其原料中氯离子标准要求探讨 发布日期：2015-07-23 来源：混凝土机械网作者：混凝土机械网浏览次数：640 核心提示：摘要：混凝土中的氯离子是导致钢筋锈蚀的主要原因。钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土结构耐久性的重要因素，通过对 摘要：商品混凝土中的氯离子是导致钢筋锈蚀的主要原因。钢筋锈蚀是影响钢筋商品 混凝土及预应力钢筋商品混凝土结构耐久性的重要因素，通过对商品混凝土中及其原料氯离子标准的比较分析，提出一些关于氯离子标准的建议。 关键词：商品混凝土材料标准氯离子 中图分类号：O462 文献标识码：A 文章编号： 引言 今年央视3.15对深圳海砂的曝光引起了全国的关注，实际上这种现象不仅存在于深圳，也存在于其它的沿海城市。现有标准中，建设用砂氯离子含量的指标范围在0.01～0. 06%之间，此标准除过于宽松外，还让各地可以按自己的意愿来采取某一个指标执行。目前全国沿海地区对砂中氯离子的限量值有0.06%、0.03%、0.02%、0.01%、0.0020%等。而商品混凝土中的氯离子不仅仅来自砂中，其他原料或多或少都含有氯离子。 一氯离子的危害 有资料表明，氯离子对商品混凝土质量的影响： （一）是钢筋腐蚀，导致商品混凝土质量下降，氯离子对商品混凝土中钢筋的锈蚀是 对商品混凝土最大的破坏和负面影响。 （二）是降低抗化学侵蚀、耐磨性和强度当商品混凝土中氯离子较大时，会降低商品 混凝土抗化学侵蚀性和耐磨性以及抗折强度。 (三)是影响商品混凝土的耐久性，近10年来，含氯环境下商品混凝土中的钢筋腐蚀已逐渐成为国内外耐久性研究的重点。与碳化引起的钢筋腐蚀相比，氯离子引起的钢筋腐蚀一旦发生，在较短的时间内即可对商品混凝土结构造成严重破坏。 因此，通常将钢筋开始腐蚀时间作为构件耐久性寿命的终结。含氯环境下商品混凝土 中钢筋开始腐蚀时间不仅与商品混凝土中氯离子的渗透过程有关，还与临界氯离子浓度有关，所以现在的商品混凝土规范、标准都对氯离子的浓度作了限制。 二商品混凝土中氯离子的来源
混凝土水溶性氯离子含量测定作业指导书 1.目的 测定混凝土中水溶性氯离子含量 2操作程序 电极的活化处理，将氯离子选择电极放入自来水中，浸泡2hrs。 配置5×１０-3、5×１０-4Mol／L的标准NaCL溶液。 提示： 仪器校准前请将倒入烧杯中的5×１０-3、5×１０-4Mol／L溶液中倒入3—5ml 的0.1mol/l的硝酸钠溶液做为稳定液。 电极校准步骤 1 清洗电极：将（活化好的）电极置于去离子水清洗瓶中冲洗三次，清洗后水倒 掉，电极不宜浸泡超过60秒，否则严重影响测试结果； 2 用滤纸小心拭干电极表面； 3 打开测试仪电源开关，进入测试界面，如下图 图3-1 4 选择“数字键选择标定仪器”，按键开始仪器标定。依次 标定溶液浓度为5?10-4、5.?10-3 Mol/L NaCl。（电极校准过程对测量的精确度起着很重要的作用，请用户按照校准溶液由稀到浓的顺序校准。） 注： 电极校准过程对测量的精确度起着很重要的作用，请用户按照校准溶液由稀到浓的顺序校准。二次校准之间必须严格清洗电极，清洗用的蒸馏水不能重复使用。 5 仪器标定完成时，按键返回到主界面（图3-1）。 6 选择“数字键选择“测量浓度”。。 6-1 选择键择进入“液体溶液”检测；输入检测试样的时间日
期，按键。输入“试样编号”后按键开始检测试样，检测试样完毕时按键，选择：“保存”“打印”结果。 6-2 选择键择进入“固体粉末”检测；输入检测试样的时间日期，按键。输入“试样编号”后按，输入“固体粉末”质量（默认为20g）和“液体体积”（默认为100ml），输入完毕按键进行检测，检测试样完毕时按键，选择：“保存”“打印”结果。
《混凝土结构耐久性设计规程》中抗氯离子渗透性检 测方法的试验研究 来源：《混凝土》2007年第2期( 总第208期)中国混凝土与水泥制品网[2007-4-12] 摘要: 针对山东省《混凝土结构耐久性设计规程》中混凝土抗氯离子渗透性检测方法进行了试验研究。试验结果表明《, 规程》中的交流电法和RCM法可以便捷准确的评定混凝土中氯离子的渗透性, 有广阔的应用前景。但不同的试块制备方法对氯离子渗透性电测法的试验结果影响很大, 考虑到工程上混凝土的实际情况, 建议《规程》中的混凝土抗氯离子渗透性试验评定方法应对试块的制备方法应提出更明确的要求。 关键词: 混凝土; 氯离子; 渗透性; 交流电法; RCM法 中图分类号: TU528.01 文献标志码: A 文章编号: 1002- 3550-( 2007) 02- 0005- 03 0 前言 根据山东省地理、环境特点并结合山东地区混凝土结构耐久性现状及实践经验编写的DBJ14-S6-2005《混凝土结构耐久性设计规程》( 以下简称《规程》) , 已于2005 年12 月1 日在山东省内颁布实施, 填补了之前国内尚无结构耐久性设计规范的一项空白。《规程》规定了混凝土结构耐久性设计的原则、内容、结构构造和材料选用基本要求, 提出了施工、检测与维护的基本要求及防腐蚀附加措施及试验方法。 由于山东省大规模工程建设比较集中, 并且地处沿海, 有长达3 000 多公里的海岸线, 有盐土地区分布, 而且作为北方地区, 山东省每年冬季仍大量使用氯盐类“ 融雪剂”( 如氯化钠、氯化钙、氯化镁等) , 因此存在着广泛的氯盐侵蚀环境《, 规程》就此提出了三种混凝土抗氯离子渗透性试验评定方法, 包括美国ASTM C1202 混凝土抗氯离子渗透性标准试验方法直流电量法) , 用交流电测量混凝土氯离子渗透性方法和氯离子扩散系数快速测定的RCM 法。ASTM C1202 在国际上应用普遍, 但试验时间较长, 施加电压较高易对试块产生影响[1]; 交流电法最早由Monfore[2]提出并曾被Hansen[3]和Feldman[4]采用, 赵铁军[5]对其进行了完善并形成了一套比较成熟的试验方法; 而RCM 法则是目前被欧洲国家广泛采用的一种方法。 上述三种方法都可以快速评价氯离子在混凝土内的传输性质, 但其机理和具体试验过程有较大差异。由于之前围绕ASTM C1202 法的试验研究已有很多[6~8], 本文就交流电法和RCM 法重点进行了试验研究, 并结合试验结果对《规程》中的氯离子试验方法提出了一些意见和建议。 1 原材料及配合比
水泥中氯离子危害分析及防治措施1.Cl-造成水泥混凝土危害的原因 普遍研究认为因Cl-的存在，水泥混凝土结构内部所发生的“电化反应”是导致钢筋锈蚀、造成水泥混凝土结构危害的一个重要原因。通过深入分析我们发现，除了“电化反应”外，水泥混凝土结 构内发生的“氧化反应”和“碱骨料反应”及“酸碱腐蚀反应”也 是造成水泥混凝土结构危害不可忽视的原因。 在水泥混凝土结构内所发生的“电化反应”、“氧化反应”、“碱骨料反应”及“酸碱腐蚀反应”过程中，Cl-始终对这些危害反应的发生起着“诱导”作用。这种“诱导”作用，主要是由Cl-的特性及与它相结合的碱金属、碱土金属离子Mx+所构成的离子化合物MClx的性质所决定的。 2.影响危害反应的因素 根据氯离子“诱导”水泥混凝土造成的危害反应机理，我们认 为影响危害反应的因素主要有以下几方面： （1）Cl-浓度越高，也就意味着MClx的含量越大，危害反应越激烈；随着时间的延长，危害的程度也越严重。（2）空气湿度越大或混凝土构件周围环境潮湿，危害反应越易发生，危害性越大。（3）环境温度越高，危害反应加剧，危害的程度加重。（4）时间越长，危害反应持续越久，危害的程度也就逐步扩大。（5）混凝土结构越
薄或结构内部的孔隙率越大，危害反应越迅速，危害的程度也越大。（6）处于酸、碱的环境中或存在其他介质侵蚀的情况下，危害反应 加快。 3.危害反应的预防和治理 为了有效控制Cl-对水泥混凝土造成的危害，首先我们必须要了解Cl-的主要来源，做到从源头上进行严格控制；其次，我们要根据Cl-危害反应机理，采取各种科学的预防和治理措施。 （1）水泥中Cl-的主要来源水泥中的Cl-主要来源于水泥自身（水泥熟料、混合材）和水泥中掺入的外加剂。有人认为水泥自身的Cl-主要来源于混合材，其理论根据是因为熟料已经过水泥窑内的高温 煅烧，其中Cl-已被挥发。针对这一观点，我们将NaCl在高温炉中 进行了灼烧试验：在810℃NaCl固体开始变成熔融状，840℃全部变 为熔融体，在1400℃恒温灼烧30分钟，其损失量只有12.72%。虽然旋窑内最高温可以达到1700℃～1800℃（立窑内最高温度一般为1350℃～1450℃），但它的尾气离开最上端旋风预热筒的温度只有320℃～350℃，而在低端两级旋风预热筒内温度一般为750℃～870℃，并在这两级旋风预热筒内物料易发生粘堵现象，我们认为这 与MClx在该温度范围内变成熔融体，增加了物料的黏度有关。上述 情况表明，Cl-在熟料煅烧过程中不可能大部分地挥发掉，即使有挥 发也只是相对很少的一部分。此外，我们对全国不同地区的多家水 泥企业生产的熟料及使用的混合材进行了Cl-检测分析，结果显示熟
氯离子对钢筋腐蚀机理的影响 [摘要] 氯化物的侵入是引起混凝土中钢筋腐蚀的最主要原因之一，氯离子能破坏钢筋表面钝化膜而引起钢筋局部腐蚀，对腐蚀过程具有催化作用。但只有混凝土中氯离子的浓度达到一定的临界值后，钢筋才会发生腐蚀。由于影响因素多，至今难以确定统一的氯离子浓度临界值。着重阐述了钢筋腐蚀行为和氯离子的去钝化机理、混凝土中氯离子的来源和保护钢筋的措施及其研究进 展。 [关键词] 钢筋混凝土；钢筋；腐蚀；氯离子 0 前言 钢筋在混凝土高碱性环境中的钝态条件被破坏，便被腐蚀。钢筋钝化膜破坏机理主要是混凝土的碳化和氯化物侵入，这两种因素既影响混凝土孔隙液的pH值，又影响钢筋的电位值，因而直接影响钢筋的稳定性。因氯化物的侵蚀引起钢筋混凝土构筑物破坏而造成重大损失的现象非常严重。北京西直门立交桥于1979年建成投入使用，不到20a钢筋混凝土的腐蚀已十分严重，不得不进行改建。引起西直门立交桥过早破坏的原因是多方面的，但长期在冬季向立交桥撒含氯化物除冰盐引起钢筋腐蚀使立交桥结构受到破坏是突出的因素。台湾四面环海，许多钢筋混凝土构筑物受破坏以及不断发生的“海砂屋”事件，也是氯化物侵蚀所引起的。目前，中国大陆也存在“海砂屋”现象。氯离子的侵蚀引起钢筋局部腐蚀是最有害的，对此，各国都给予了高度的重视。由于钢筋混凝土结构的复杂性和研究条件的差异，研究结果和结论并不完全一致，许多问题还有待深入研究。本工作主要对国内外氯离子与钢筋腐蚀系的研究进展和防止氯化物侵蚀的措施进行评述。 1 钢筋腐蚀与氯离子去钝化机理 钢筋混凝土是多相、不均质的特殊复杂体系，钢筋表面具有电化学不均匀性，存在着电位较负的阳极区和电位较正的阴极区；一般钢筋表面总处于混凝土孔隙液膜中，即钢筋表面阳极区和阴极区之间存在电解质溶液；由于混凝土的多孔性，
混凝土抗氯离子渗透性标准试验方法 B.1适用范围 B．1．1本试验方法以电量指标来快速测定混凝土的抗氯离子渗透性。适用于检验混凝土原材料和配合比对混凝土抗氯离子渗透性的影响。 B．1．2本试验方法适用于直径为95±2mm，厚度为51±3mm的素混凝土试件或芯样。B．1．3本试验方法不适用于掺亚硝酸钙的混凝土。掺其它外加剂或表面处理过的混凝土，当有疑问时，应进行氯化物溶液的长期浸渍试验。 B．2试验基本原理 B．2．1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，以测量流过的混凝土的电荷量反映渗透混凝土的氯离子量。 B．3试验设备及材料 B．3．1试验装置如图B．3．1 B．3．2仪器设备应满足下列要求： （1）直流稳压电源，可输出60V直流电压，精度±0.1V； （2）塑料或有机玻璃试验槽，其结构尺寸如图B．3．2所示； （3）铜网为20目； （4）数字式电流表，量程20A，精度±1.0%； （5）真空泵，真空度可达133Pa以下； （6）真空干燥器，内径≥250mm； B．3．3试验应采用下列材料： （1）分析纯试剂配制的3.0%氯化钠溶液； （2）用纯试剂配制的0.3mol氢氧化钠溶液； （3）硅橡胶或树脂密封材料。 B．4试验步骤 B．4．1制作直径为95mm，厚度为51mm的混凝土试件，在标准条件下养护28d或90d,试验时以三块试件为一组。 B．4．2将试件暴露于空气中至表面干燥，以硅橡胶或树脂密封材料施涂于试件侧面，必要时填补涂层中的孔洞以保证试件侧面完全密封。 B．4．3测试前应进行真空饱水。将试件放入1000ml烧杯中，然后一起放入真空干燥器中，启动真空泵，数分钟内真空度达13Pa以下，保持真空3h后，维持这一真空度注入足够的蒸馏水，直至淹没试件，试件浸泡1h后恢复常压，再继续浸泡18±2h。 B．4．4从水中取出试件，抹掉多余水份，将试件安装于试验槽内，用橡胶密封环或其它密封胶密封，并用螺杆将两试验槽和试件夹紧，以确保不会渗漏，然后将试验装置放在20～23℃流动冷水槽中，其水面宜低于装置顶面5mm，试验应在20～25℃恒温室内进行。B．4．5将浓度为3.0%的NaCl溶液和0.3mol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溶液的试验槽的铜网连接电源正极。 B．4．6接通电源，对上述两铜网施加60V直流恒电压，并记录电流初始读数I0，通电并保持试验槽中充满溶液。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。 B．5试验结果计算 B．5．1绘制电流于时间的关系图。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通过得电量。当试件直径不等于95mm时，则所得
氯离子对混凝土结构的侵蚀 文：张洪滨 第一节：氯离子对混凝土结构的侵蚀 混凝土受到破坏的原因，按重要性递减顺序排列，依次是钢筋锈蚀、冻害、物理化学作用。而氯离子是造成钢筋锈蚀的主要原因。 在自然环境中，氯离子是广泛存在的。包括： 1，氯离子存在于混凝土原材料中，如含氯化物的减水剂，掺入的矿渣可能是用海水淬冷的，粉煤灰可能是用海水排湿的等等。 2，海洋是氯离子的主要来源，不仅海水中含有大约3%的氯化物，海风、海雾、海沙中也含有氯离子。海水、海风和海雾中的氯离子和不合理地使用海沙，是影响混凝土结构耐久性的主要原因之一。 3，道路化冰盐因为性能好，价格便宜，因此在道路上广泛使用，这就使得氯离子能渗透到混凝土之中，引起钢筋锈蚀。 4，盐湖和盐碱地也是氯离子的一个重要来源。 5，工业环境十分复杂，就腐蚀介质而言有酸、碱、盐等，其中以氯离子、氯气和氯化氢等为主的腐蚀环境不在少数，处在此类环境中的混凝土结构的腐蚀破坏往往是非常迅速而又严重的。 6、火不仅可以直接降低钢筋混凝土结构的强度与可用性，而且由于热分解有机化合物，还有促进钢筋锈蚀的间接作用。含氯很高的聚氯乙烯在80—90度下会分解放出气态的氯化氢，到300度时，几乎完全分解释放出大量氯离子，遇水溶解，形成PH值低到1的盐酸。这种酸最后在构件表面冷却凝结，渗入混凝土中，就会引起钢筋锈蚀。因此，火灾后混凝土构件常为氯化物所危害。 第二节：氯离子侵入混凝土的途径 氯离子进入混凝土中通常有两种途径： 第一是“混入”，如使用含氯离子的外加剂、使用海砂、施工用水含氯离子、在含盐环境中拌制浇筑混凝土等。氯化物分水溶性和酸溶性两种，作为外加剂加入混凝土的氯化物一般都是水溶性的，而骨料中含有的氯化物大多都是酸溶性的。水溶性氯化物的危害大于酸溶性氯化物，因为它们可以直接腐蚀钢筋。“混入”现象大都是施工管理问题。