NERNST-EINSTEIN方程在混凝土氯离子扩散系数分析中的应用

混凝土电阻率与氯离子扩散系数间的相关性实验赵卓，曾力，王东炜（郑州大学土木工程学院，河南郑州450001）摘要：开展矿物掺合料混凝土的电阻率测定、抗氯离子渗透和立方体抗压强度实验，以分析研究电阻率和氯离子扩散系数随龄期的转变规律，混凝土电阻率和氯离子扩散系数间的相关关系.实验结果说明：混凝土电阻率随龄期的增加而增加，氯离子扩散系数随龄期的增加而下降，矿物掺合料双掺成效优于单掺.氯离子扩散系数随电阻率的增大而下降，二者之间呈良好的倒数回归关系.关键词：矿物搀和料混凝土；电阻率；氯离子扩散系数；龄期；相关性中图分类号：文献标志码：A doi:引言混凝土的电阻率和氯离子扩散系数是混凝土耐久性能的两个重要指标.目前，针对电阻率和氯离子扩散系数的研究较多集中于原材料组成对指标的阻碍[1-4]、实验测试技术[5-6]、耐久性评判[7-8]、养护成效评判或养护的阻碍[9-10]等方面，而针对两个指标间相关关系的研究那么相对较少[11]，且其研究未考虑矿物搀和料的阻碍．开展矿物掺合料混凝土的电阻率测定、抗氯离子渗透和立方体抗压强度实验，以分析研究不同强度品级和不同龄期条件下，电阻率和氯离子扩散系数随龄期的转变规律，分析成立矿物搀和料混凝土的电阻率和氯离子扩散系数间的相关定量关系．1 实验方案实验原材料水泥：天瑞集团郑州水泥股分生产的P·O 级一般硅酸盐水泥，比表面积367 m2/kg.细骨料：焦作产天然中砂，细度模数，表观密度2 691 kg/m3；人工机制砂：细度模数，表观密度2 680 kg/m3，石粉含量12%.粗骨料：新密产粒径5～25 mm 持续级配碎石和米石，表观密度2 708 kg/m3.粉煤灰：洛阳首龙粉煤灰厂生产的F类Ⅱ级粉煤灰，细度18%.矿渣粉：焦作市丹阳水泥生产的S 95级磨细矿渣粉，比表面积409 m2/kg.外加剂：河南新星建材生产的脂肪族系高效减水剂，减水率18%.水：自来水.混凝土配合比依据《一般混凝土配合比设计规程》[12]，各强度品级混凝土的配合比材料如表1所示.实验内容每强度品级所需试件组数及实验检测内容如表2所示.（1）混凝土电阻率的测试采纳基于Wenner法[13]的4电极电阻率测定仪，其工作原理如图1所示.混凝土电阻率ρ可通过式（1）得出.2πVaIρ= . (1)式中：V为探头间电位差；I为探头间通过的可变电流；a为探头间距.表1 混凝土配合比Tab. 1 Mix proportion of concrete kg·m-3强度等级水水泥粉煤灰矿渣粉减水剂细砂机制砂碎石米石C20 175 230 250 546 879 150 150 —C30 175 280 250 516 1038 —135 —收稿日期：2013-05-01；修订日期：2013-06-29基金项目：国家杰出青年科学基金资助项目()；国家自然科学基金资助项目()作者简介：赵卓(1970—)，男，河南郑州人，郑州大学教授，博士，主要从事工程结构研究，.表2混凝土实验项目及检测内容Tab. 2 Test content of concrete试验项目每强度等级试件组数试件类型检测内容混凝土电阻率测定 5 150 mm×150 mm×150 mm 电阻率混凝土抗压试验 5 150 mm×150 mm×150 mm 立方体抗压强度混凝土抗氯离子渗透试验 3 φ100 mm×50 mm 氯离子扩散系数（2）混凝土立方体抗压强度实验依照《一般混凝土力学性能实验方式标准》[14]测试.（3）混凝土抗氯离子渗透实验依照《公路工程混凝土结构防腐技术标准》[15]采纳RCM法测试.图1混凝土电阻率检测Measurement of concrete resistivity2 分析与讨论实验结果不同强度品级和龄期混凝土的电阻率、立方体抗压强度、氯离子扩散系数实验结果如表3所示.电阻率随龄期的转变电阻率随龄期的转变曲线，如图2所示.由图2可知，不同强度品级混凝土的电阻率均随龄期的增加而增加. 由于混凝土能够看做是固相和液相两相组成的复合材料，液相是由不同离子组成的导电相，而固相则能够看成是非导电相.随着水化反映的进行，混凝土内部不断致密，孔隙率愈来愈小，充满液相的导电空间愈来愈少，因此导电能力随时刻而下降，即电阻率曲线随龄期而上升.龄期/d电阻率/(k．cm)C20C30C40C50图2电阻率的时变曲线Time-varying curve of concrete resistivity 分析可知，在整个龄期转变进程中，C40混凝土的电阻率大体均大于C50混凝土的电阻率.这是由于C50混凝土为单掺，仅掺加矿渣粉而未掺加粉煤灰，C40混凝土那么采纳粉煤灰和矿渣粉双掺.混凝土电阻率的测定结果说明矿物搀和料的双掺在提高混凝土电阻率方面优于单掺,且在后期表现的加倍明显，这与粉煤灰的火山灰效应有关.随龄期的增加,粉煤灰与Ca(OH)2二次反映的持续进行，反映产物填充孔隙或堵塞贯通的毛细孔通道，使水泥粉煤灰浆体的孔径细化、孔隙曲折度增加、连通的孔隙减少，改善了混凝土的孔结构和浆体—集料界面区的微观结构.氯离子扩散系数随龄期的转变氯离子扩散系数随龄期的转变曲线如图3所示.Tab. 3 Test results强度等级电阻率/(kΩ·cm) 立方体抗压强度/MPa氯离子扩散系数/(10m·s) 7 d 14 d 28 d 56 d 84 d 7 d 14 d 28 d 56 d 84 d 28 d 56 d 84 dC20C30 24 45 C40C50142842567084048121620龄期/d氯离子扩散系数/(10-12m 2．s -1)C20C30C40C50图3 氯离子扩散系数时变曲线Time-varying curve of chloride diffusion coefficient由图3可知，不同强度品级混凝土的氯离子扩散系数均随龄期的增加而下降.84 d 龄期时，C50混凝土的氯离子扩散系数大于C40混凝土的氯离子扩散系数，说明矿物搀和料的双掺成效在提高混凝土的抗渗性能方面优于单掺，且在后期进展中表现的加倍明显.矿物搀和料的复掺，提高了混凝土的抗渗性能，也即提高了混凝土阻碍氯离子渗透扩散的能力.另外，粉煤灰的物理吸附和二次水化产物的物理化学吸附固化,也有助于降低氯离子在混凝土中的渗透深度.电阻率与氯离子扩散系数间的相关关系关于多孔类材料如混凝土，可采纳能斯特－爱因斯坦方程来反映氯离子扩散系数与材料电阻率之间的关系[16]，如式（2）所示.22i i i i t RTD c Z F γρ=. （2）式中: D i 为离子i 的扩散系数；R 为气体常数；T 为绝对温度；Z 为离子化合价；F 为法拉第常数；t i 为离子i 的迁移数；r i 为离子i 的活度系数；c i 为离子i 的在孔隙水中的浓度；ρ为材料电阻率.关于在必然温度和湿度条件下的特定混凝土，式（2）可简化为[17]1D k ρ= . （3）式中:D 为氯离子扩散系数；k 为常量；ρ为混凝土电阻率.综合考虑不同强度品级混凝土28 d 、56 d 和84 d 的电阻率与氯离子扩散系数，可得混凝土电阻率与氯离子扩散系数间的回归关系如图4所示.混凝土电导率（即电阻率的倒数）与氯离子扩散系数间的相关关系如图5所示.图4 电阻率与氯离子扩散系数间的回归关系Regression relationship between chloride diffusioncoefficient and resistivity图5 电导率与氯离子扩散系数间的回归关系 Fig. 5 Regression relationship between chloride diffusioncoefficient and conductivity由图4和图5可知，氯离子扩散系数随电阻率的增大而下降，并呈良好的倒数回归关系.氯离子扩散系数随电导率的增加而增加，并呈良好的线性相关关系.与氯离子扩散系数的测试相较，混凝土电阻率的测试是无损实验，因此在施工进程中，可采纳预先确信的基于实际混凝土类型的电阻率与氯离子扩散系数间的相关关系标定曲线，通过按期测试混凝土的电阻率，来间接反映混凝土的氯离子扩散系数，并进一步确信混凝土的抗渗性能.3 结论（1）混凝土电阻率随龄期的增加而增加，氯离子扩散系数随龄期的增加而下降.在提高混凝土电化学性能和抗渗性能方面，矿物掺合料的双掺成效优于单掺.（2）氯离子扩散系数随电阻率的增大而下降，并呈良好的倒数回归关系，符合能斯特－爱因斯坦方程.氯离子扩散系数随电导率的增加而增加，并呈良好的线性相关关系.（3）在实际工程中，可依据二者间的回归关系直接测定混凝土电阻率来反映氯离子扩散系数，为现场评定混凝土的耐久性提供了参考依据.参考文献[1] 王雪芳,,. 矿物掺合料对混凝土电阻率的阻碍[J]. 福州大学学报：自然科学版, 2020, 36(3):408-412.[2] 李化建,谢永江,易忠来,等.混凝土电阻率的研究进展[J].混凝土, 2020 (6):35-40.[3] RAIF , BEKIR . Influence of fly ash on corrosion resistanceand chloride ion permeability of concrete[J]. Construction and building materials, 2021, 31: 258-264.[4] 谢友均,马昆林,龙广成,等. 矿物掺合料对混凝土中氯离子渗透性的阻碍[J]. 硅酸盐学报, 2006, 34(11): 1345-1350.[5] 赵卓,蒋晓东. 受侵蚀混凝土结构耐久性检测诊断[M].郑州: 黄河水利出版社, 2006.[6] 董素芬,. 混凝土抗氯离子渗透性快速测试方式的现状及展望[J]. 混凝土, 2020 (6): 131-133.[7] 董晓强,白晓红,吴植安,等. 电阻率技术在混凝土钢筋锈蚀测试中的应用研究[J]. 混凝土, 2007 (9):9-12.[8] 赵卓,张敏,曾力. 受氯离子侵蚀钢筋混凝土结构的耐久性检测诊断[J]. 郑州大学学报:工学版，2006, 27(3): 30-33.[9] 李美利,徐姗姗,钱觉时,等. 电阻率法用于高性能混凝土养护程度的评判[J]. 郑州大学学报：工学版, 2020，30(1):106-110.[10] SEMION , . Effect of internal curing on durability-relatedproperties of high performance concrete [J]. Cement and concrete research, 2021, 42(1): 20-26.[11] 魏小胜,夏玉英,王延伟. 用电阻率法评定混凝土的氯离子渗透[J]. 华中科技大学学报(城市科学版), 2020, 25(2): 19-22.[12] 中国建筑科学研究院.一般混凝土配合比设计规程：JGJ55—2020[S].北京：中国建筑工业出版社，2020. [13] 赵卓,赵军.工程结构耐久性[M]. 北京：中国电力出版社,2021.[14] 中国建筑科学研究院. GB/T 50081—2002 一般混凝土力学性能实验方式标准[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2003.[15] 长沙理工大学,清华大学.公路工程混凝土结构防侵蚀技术标准：JTG/T B07-01—2006[S].北京:人民交通出版社,2006.[16] PERER W A, JULIO D P. Physical chemistry[M]. Oxford：Oxford University Press, 2006.[17] GJORV O E.严酷环境下混凝土结构的耐久性设计[M].赵铁军，译.北京:中国建材工业出版社.2020.补充一条会议论文格式：GIROOU E M．Computer algebra in scientific computing: CASC 2000[C]Berlin:Springer，2000：99-101．Correlation Test Between Concrete Resistivity and Chloride Diffusion CoefficientZHAO Zhuo, ZENG Li, W ANG Dongwei（School of Civil Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China）Abstract: Resistivity measurement, resistance to chloride penetration and cube crushing strength of mineral admixture concrete is tested to analysis the variation of resistivity and chloride diffusion coefficient with age and the regression relationship between resistivity and chloride diffusion coefficient. Test results show that concrete resistivity increased with the increase of concrete age and chloride diffusion coefficient decreased with the increase of concrete age. The effect of double mixing mineral admixture is better than that of single mixing. Chloride diffusion coefficient increased with the decrease of concrete resistivity and has a good inverse regression relationship with each other.Keywords: concrete; permeability; chloride diffusion coefficient; durability index; correlation。

中华人民共和国行业标准JTJ 270-98水工混凝土抗氯离子渗透快速试验1．目的及适用范围测定混凝土的相应氯离子扩散系数，以比较混凝土的抗氯离子渗透性能，适用于检验水灰比小于0.60的混凝土。

2．基本原理氯离子在直流电压作用下，能透过混凝土试件向正极方向移动。

测量流过混凝土的电荷量，就能反映出透过混凝土的氯离子量。

混凝土是离子导电，其电导与电流成正比。

因此，测量混凝土上试件的电导，与测电荷量一样，也能评定混凝土抵抗氯离子渗透的性能。

3．仪器设备•频率为1000Hz的交流电桥，量程两档1KΩ，10 KΩ，精度0.002；•塑料试验槽两只，外型尺寸152mm×152mm×50mm，内开深35mm、直径80mm的凹槽；•铜网:φ80mm圆形铜筛布（120目）；•氯化钠、氢氧化钠和氢氧化钙（化学纯）；•铜丝刷、由塑料和钢板制成的60mm×φ100mm;4．试验步骤•浇制直径100mm、厚60mm的圆盘型混凝土试件。

粒径大于40mm的骨料用湿筛法筛除。

每种技术条件三块。

试件成型后，表面盖湿麻袋在室温为20℃±5℃条件下养护24h后拆模（保留与试件紧贴的塑料圈）。

用钢丝刷刷毛两端面后，试件连塑料圈一起在放在盛有20℃±3℃饱和氢氧化钙溶液塑料桶中养护24h。

取出，用螺旋加压器或压力机将试件顶出塑料圈。

试件再在20℃±3℃饱和氢氧化钙溶液中养护26d。

注：浇制试件时，模内尽量少涂机油•对于混凝土芯样，应切割成60mm×φ100mm试件。

测试前宜进行真空饱水：把试件放入1000ml 烧杯中，然后一起放入真空干燥器。

抽真空3h（真空度0.098MPa）。

在抽真空的情况下。

灌入足够量的蒸馏水至烧杯中将试件浸没。

继续抽真空1h，以后试件于水中停放18h。

注：灌蒸馏水时，严防空气通过阀门进入干燥器。

•配制3％NaCl和0.3mol/L（1.2%）NaOH溶液，分别装瓶加盖后放在20℃±3℃条件下备用。

PVA-纤维素混杂纤维混凝土电阻率和氯离子扩散系数试验研究陆伟伟;韦保华;赵卓;曹军伟【摘要】Choosing polyvinyl alcohol and cellulose fibers,we designed three strength grades of which are C30,C40,C50 and carried out the study of chloride ion diffusion coefficient and electrical resistivity of hybrid fiber reinforced concrete.We studied the impact of varying intensitylevels,age,content of fiber on double-doped fiber reinforced concrete and established the relevance of electrical resistivity and chloride ion diffusion coefficient of dual-doped fiber concrete.The results showed that the double-doped fiber was better than single-doped fiber and non-doped fiber.The reasonable dosage of PVA and cellulose was 1.2 kg/m3 and 0.9 kg/m3.The chloride ion diffusion coefficient of hybrid fiber concrete decreased with the increasing of strength grade and age,and the resistivity increased with the increasing of strength grade and age.The regression relationship between chloride diffusion coefficient and resistivity was in accordance with Nernst-Einstein equation.%设计了强度等级为C30、C40、C50的PVA-纤维素混杂纤维混凝土,开展了纤维混凝土电阻率和氯离子扩散试验,研究了随着强度等级、龄期、纤维掺量的变化对混杂纤维混凝土的影响,建立了混杂纤维混凝土电阻率和氯离子扩散系数之间的相关关系.研究表明,PVA和纤维素混杂纤维混凝土的性能优于单掺和不掺纤维的混凝土,PVA和纤维素的合理掺量分别为1.2 kg/m3和0.9 kg/m3;混杂纤维混凝土的氯离子扩散系数随着强度等级和龄期的增大而减小,电阻率随着强度等级和龄期的增大而增大,氯离子扩散系数和电阻率的回归关系符合Nernst-Einstein方程.【期刊名称】《河南科学》【年(卷),期】2017(035)007【总页数】6页(P1114-1119)【关键词】PVA纤维;纤维素纤维;电阻率;氯离子扩散系数;相关性【作者】陆伟伟;韦保华;赵卓;曹军伟【作者单位】中国建筑一局(集团)有限公司,北京100161;宁波工程学院,浙江宁波315000;中国建筑一局(集团)有限公司,北京100161;宁波工程学院,浙江宁波315000;中国建筑一局(集团)有限公司,北京100161;宁波工程学院,浙江宁波315000;中国建筑一局(集团)有限公司,北京100161;宁波工程学院,浙江宁波315000【正文语种】中文【中图分类】TU528混凝土是土木工程中用量最大的工程结构材料.但是，混凝土自身存在抗拉强度低、易开裂等缺点［1］，工程中常采用纤维来改善和提高混凝土的性能.研究表明，单一纤维往往存在一定的局限性，而混杂纤维则能够制备性能更加优异的混凝土材料［2-5］.目前，对于混凝土中非金属纤维混杂效应，混杂纤维混凝土电阻率与氯离子扩散系数指标间的相关性研究还鲜有报道［6-8］.本文选用PVA和纤维素纤维，设计强度等级为C30、C40、C50的混凝土，开展混杂纤维混凝土电阻率和氯离子扩散试验，研究分析混掺、单掺、不掺纤维混凝土电阻率和氯离子扩散系数，研究随着强度等级、龄期、纤维掺量的变化对混杂纤维混凝土的影响，并建立了混杂纤维混凝土电阻率和氯离子扩散系数之间的相关性.1.1原材料试验采用天瑞集团郑州水泥有限公司生产的强度等级为P·O 42.5的水泥；掺合料为新乡市长城有限公司生产的S95级矿粉、洛阳市生产的F类Ⅱ级粉煤灰，粗骨料为新密碎石，粒径为5～25 mm；细骨料为河砂，等级为中砂；减水剂采用脂肪族高效减水剂，减水率为18%；纤维采用上海影佳实业发展有限公司生产的高强高模聚乙烯醇纤维和长沙赛博特建筑材料有限公司生产的片状单体纤维素纤维.纤维性能指标、试验分组及说明如表1和表2所示.1.2试验方法依据规范《水工混凝土试验规程》（SL352—2006）［9］，采用RCM法测试混凝土氯离子扩散系数，采用四电极法测定混凝土电阻率.试验龄期分别为28、60、90 d.试验所用的试块尺寸为150 mm×150 mm×150 mm，每组3个试块.2.1试验结果混凝土电阻率及氯离子扩散系数的试验结果如表4所示.2.2纤维和龄期对电阻率的影响不掺、单掺、双掺纤维，改变双掺纤维中一种纤维的掺量，强度等级对不同龄期混凝土电阻率的影响分别如图1～图4所示.图1中混杂纤维混凝土的电阻率大于不掺、单掺纤维的混凝土；图2和图3中通过改变双掺纤维中一种纤维的掺量，当PVA和纤维素的掺量分别为1.2 kg/m3和0.9 kg/m3时，对增大混凝土电阻率相对合理；图4中混杂纤维混凝土的电阻率随着强度等级和龄期的增大而增大.电阻率是导电离子在混凝土内部许多连通或不连通的毛细孔中传输能力大小的电学参数之一，混凝土内部毛细孔越少，混凝土越密实，导电离子传输能力小，混凝土电阻率大；反之，混凝土电阻率小［10-14］.双掺纤维在混凝土中相互取长补短，使混凝土结构更加致密，薄弱区域基本消失，从而提高混凝土的电阻率.一定掺量和比例的纤维掺入混凝土中能够起到改善混凝土微观结构的正混杂效应，反之，起不到改善效果或由于纤维的掺入形成新的薄弱环节，故存在合理掺量.随着混凝土强度等级和龄期的增大，混凝土内部密实度逐渐增大，进而电阻率也随之增大.2.3纤维和龄期对氯离子扩散系数的影响图5中混杂纤维混凝土的氯离子扩散系数小于不掺、单掺纤维的混凝土；图6和图7中通过改变双掺纤维中一种纤维的掺量，当PVA和纤维素的掺量分别为1.2 kg/m3和0.9 kg/m3时，对减小混凝土氯离子扩散系数相对合理；图8中混杂纤维混凝土的氯离子扩散系数随着强度等级和龄期的增大而减小.纤维抑制混凝土早期塑性收缩裂缝和离析裂纹的产生和扩展，阻隔基体内部毛细作用，“细化”、“弱化”裂缝从而降低裂缝连通的可能性.单掺PVA纤维或纤维素纤维混凝土60 d、90 d的氯离子扩散系数相对于不掺纤维混凝土优势不明显，由于PVA纤维尺寸较大，掺入时纤维相互缠绕，引入大量的气泡且增加混凝土的有害孔，纤维素纤维有效地填充了由PVA纤维与水泥石粘结时留下的缝隙，使混凝土的内部孔结构细化，纤维素和PVA纤维混掺发挥正的混杂效应.一定掺量和比例的纤维掺入混凝土中能够起到改善混凝土微观结构的正混杂效应，反之，起不到改善效果或由于纤维的掺入形成新的薄弱环节，故存在合理掺量.随着水化的进行，混凝土内部更加密实，氯离子扩散系数减小，水化达到一定程度时，水胶比决定了浆体中的毛细孔数量，并且对集料与浆体的界面状态有重要影响，随着水胶比增大，硬化浆体中的孔隙增多，扩散的通道增多，因而扩散系数增大，反之则减小［15-19］.2.4同一龄期电阻率与氯离子扩散系数的相关如果把混凝土看成是固体电解质，那么带电粒子i在混凝土中的扩散系数与它的偏电导有关，这种关系就是Nernst-Einstein方程［20-21］：式中：Di为氯离子扩散系数，cm2/s；R为气体常熟，取8.314 J/mol·K；T为绝对温度，K；σi为粒子的偏电导，S/cm；Zi为粒子的电荷数或价数；F为Faraday常数；Ci为粒子的浓度，mol/cm3；σ为混凝土的电导率（电阻率ρ的倒数）；ti为粒子i的迁移系数；Qi和Ii分别是粒子i对所传输的总电量Q和总电流I的贡献.如果假定氯离子的迁移系数为1，Ci为盐溶液氯离子的浓度，从中可以看出，氯离子扩散系数Di与电阻率ρ成反比关系.本试验混杂纤维混凝土的拟合情况如图9～12.图9～11中，28、60、90 d的氯离子扩散系数随着电祖率的增大而减小，氯离子扩散系数和电阻率符合反比例函数的相关性.图12中总体上来说氯离子扩散系数随着电祖率的增大而减小，氯离子扩散系数和电阻率符合反比例函数的相关性，相关性系数R=0.949 11.从以上拟合结果可以看出，本试验混杂纤维混凝土电阻率和氯离子扩散系数的回归关系符合Nernst-Einstein方程.1）PVA-纤维素混杂纤维混凝土相对于单掺纤维和不掺纤维混凝土的电阻率和氯离子扩散系数具有优势；2）双掺纤维混凝土中PVA和纤维素的合理掺量为1.2 kg/m3和0.9 kg/m3；3）双掺纤维混凝土电阻率随着龄期和强度等级的增大而增大，氯离子扩散系数随着龄期和强度等级的增大而减小；4）PVA和纤维素混杂纤维混凝土的电阻率和氯离子扩散系数的回归关系符合Nernst-Einstein方程.【相关文献】［1］廉慧珍，阎培渝.21世纪的混凝土及其面临的几个问题［J］.建筑技术，1999，30（1）：14-16.［2］CHI Yin，XU Lihua，YU Haisui.Constitutive modeling of steel-polypropylene hybrid fiber reinforced concrete using a non-associated plasticity and its numerical implementation［J］.Composite Structures，2014，111：497-509.［3］SANG K W，SONG Y C，WON J P.Enhanced durability performance of face slab concrete in Concrete-Faced Rock-filled Dam using fly ash and PVA fibre［J］.KSCE Journal of Civil Engineering，2011，15（5）：875-882.［4］李艺，赵文.混杂纤维混凝土阻裂增韧及耐久性能［M］.北京：科学出版社，2012.［5］杨淑慧.纤维矿渣微粉混凝土高温性能试验研究［D］.郑州：郑州大学，2013.［6］李燕飞，杨键辉，丁鹏，等.混杂纤维混凝土力学性能研究［J］.玻璃钢/复合材料，2013（2）：60-64.［7］张红州，刘锋，李丽娟，等.纤维混凝土的研究与应用现状［J］.新型建筑材料，2003（6）：12-15.［8］HAN C G，HWANG Y S，YANG S H，et al.Performance of spalling resistance of high performance concrete with polypropylene fiber contents and lateral confinement［J］.Cement and Concrete Research，2005，135（9）：1747-1753.［9］中华人民共和国水利部.SL352水工混凝土试验规程［S］.北京：中国水利水电出版社，2006. ［10］ŽIVICA V.Utilisation of electrical resistance method for the evaluation of the stateof steel reinforcement in concrete and the rate of its corrosion［J］.Construction and Building Materials，2000，14（6-7）：351-358.［11］SUN M，LI Z，MAO Q，et al.Study on the hole conduction phenomenon in carbon fiber reinforced concrete［J］.Cement and Concrete Research，1998，28（4）：549-554. ［12］杨元霞，刘宝举，沈大荣.不同填料对导电水泥基复合材料物理性能影响的研究［J］.长沙铁道学院学报，1997，15（3）：21-25.［13］侯作富，李卓球，王建军.碳纤维水泥基复合材料电阻变化规律研究［J］.武汉理工大学学报，2007，29（7）：30.［14］康青，姜双斌.电磁屏蔽石墨混凝土电导率实验研究［J］.后勤工程学院学报，2006（4）：25-28.［15］金骏，吴国坚，翁杰，等.水灰比对混凝土氯离子扩散系数和碳化速率影响的试验研究［J］.硅酸盐通报，2011，30（4）：943-949.［16］徐文冰，孙策，李进辉，等.温度对海工混凝土抗氯离子侵蚀性能的影响及寿命预测［J］.Tl 公路，2014，59（10）：50-54.［17］黎鹏平，范志宏，熊建波，等.港珠澳大桥沉管混凝土成熟度与氯离子扩散系数相关性研究［J］.混凝土，2014，36（10）：31-33.［18］CARÉ S.Influence of aggregates on chloride diffusion coefficient into motar［J］.Cement and Concrete Research，2003，33（7）：1021-1028.［19］周剑，张俊芝，周建民.混凝土氯离子扩散系数测试方法的对比试验研究［J］.工业建筑，2010，47（2）：109-111，119.［20］李翠玲，路新瀛，张海霞.确定氯离子在水泥基材料中扩散系数的快速试验方法［J］.建筑技术，1998，28（6）：41-43.［21］吴学礼，许丽萍，杨全兵，等.Cl-离子在水泥砂浆中的扩散方程［J］.上海建材学院学报，1991，4（4）：364-371.。

高性能混凝土性能讲授目录HPC的性能相对于传统混凝土而言当然应当是优异的。

我们分以下几个方面来讨论。

高性能混凝土的工作性高性能混凝土的体积稳定性高性能混凝土的耐久性高性能混凝土的力学问题高性能混凝土的高温性能一、高性能混凝土的工作性高性能混凝土的优良工作性，既包括传统混凝土拌和物工作性中的流动性、黏聚性（抗离析性）和泌水性等方面，又包括现代混凝土为适应泵送、免振等施工要求而要求的大流动性、坍落度保留好等方面。

为使硬化后的混凝土具有较高的强度和密实性，与普通混凝土相比，高性能混凝土中胶凝材料用量可能增大，除水泥外，往往还要加入1-2种矿物外加剂，同时使用高效减水剂，在较低水胶比下获得高流动性，因此拌和物的黏性增大，变形需要一定的时间。

高性能混凝土的流变性仍近似于宾汉姆体。

可以用屈服剪切应力和塑性黏度两个参数来表达其流变性能，而在实际工程中采用变形能力和变形速度来反映高性能混凝土的工作性更为合理。

新拌混凝土的流变学参数用宾汉姆体描述新拌混凝土流变学特性时，屈服值（屈服应力）是最重要的参数。

屈服值是使材料发生变形所需的最小应力。

坍落度值越小，表明混凝土拌合物的屈服值越大，在较小的应力作用下越不易变形。

影响混凝土屈服值的主要因素有用水量和化学外加剂。

②塑性黏度是反映作用应力与流动速度之间关系的参数。

坍落度大致相同，塑性黏度大，混凝土拌合物流动和变形速度慢。

胶凝材料用量多的混凝土，其塑性黏度有增大的趋向。

特别是使用塑化剂减少单位体积用水量时，黏性较不掺塑化剂且坍落度相同的混凝土拌合物明显增大，造成泵压增大，可泵性变差。

高性能混凝土工作性的测定方法坍落度与坍落流动度V型漏斗试验U形充填性试验装置J-环试验L形流动仪及测试指标试验高掺量粉煤灰HPC的工作性比基准混凝土会有很大程度的改善和提高高掺量粉煤灰HPC选用的粉煤灰一般属优质灰,粒度细、比表面积大、玻璃微珠含量高,能起到分散水泥颗粒絮凝体和对混凝土混合料的润滑作用。

1前言随着地下结构的发展，地下混凝土结构刚性自防水得到了较为广泛的应用。

提高结构自防水性能的传统作法是调整混凝土中骨料的级配，增加水泥用量等措施，以达到提高混凝土的密实性。

新的防水观念则注重提高防水混凝土的抗裂性，应该说混凝土具备抗裂性能比其密实性能更重要。

只有不裂才能不渗，只有不渗才能确保建筑物的使用功能和耐久性。

但是，近年来随着地下混凝土结构刚性自防水工程越来越多，也出现了在应用过程中即使用了膨胀剂，混凝土也开裂的情况[1]。

市场上大多数膨胀剂为硫铝酸钙类膨胀剂，一般都含有一定量的SO3，有的膨胀剂为了获得较高的膨胀能复配了过多的石膏，我们研究发现加入膨胀剂的水泥石在水化28d时仍然残留一定量的可溶出SO42-[2]，而膨胀剂中的SO3在和水泥复合后是否能在早期完全消耗而不影响水泥混凝土的耐久性是一个很值得研究的问题[3]。

因此，本文针膨胀剂中过量SO42-对混凝土性能影响Effect of Overdose SO42-of Expansive Agent on Concrete Property张巨松张微金亮聂志平（沈阳建筑大学材料学院沈阳110168）[摘要]本文采用化学方法对掺膨胀剂水泥石28d可溶出SO42-进行了化学分析，测试了掺不同膨胀剂混凝土的强度，采用NEL法测试了掺不同膨胀剂混凝土试件冻融循环前、后的氯离子扩散系数，试验结果表明：随着膨胀剂水泥石试样28d可溶出SO42-的增多，混凝土强度呈递增趋势，且掺膨胀剂的混凝土强度都高于空白混凝土，混凝土氯离子扩散系数呈降低趋势；冻融循环后，掺28d可溶出SO42-最少的膨胀剂的混凝土氯离子扩散系数最小，可溶出SO42-较多的膨胀剂的混凝土氯离子扩散系数最大，未掺膨胀剂混凝土居中，可见膨胀剂中过量SO42-的存在，对掺膨胀剂混凝土强度、抗渗性是有利的，对掺膨胀剂混凝土抗冻性是不利的。

[关键词]膨胀剂；可溶出SO42-；混凝土；耐久性[Abstract]This paper studies the28days dissolved SO42-of the cement paste with expansive agent by chemical method and tests strength of the concrete with different expansive agent,tests the Cl-diffusion coefficient of the concrete with different expansive agent before and after freezing and thawing cycle by NEL method.The experimental result shows that with the increasing of the28days amount of dissolved SO42-,their strength increases gradually,the strength of concrete with expansive agent is higher than the strength of concrete without expansive agent,and the Cl-diffusion coefficient de-creases gradually.After freezing and thawing cycle,the Cl-diffusion coefficient of the expansive agent concrete with the least28days amount of dissolved SO42-is lowest,the Cl-coefficient of diffusion of the expansive agent concrete with the most28days amount of dissolved SO42-is highest,the Cl-diffusion coefficient of the concrete without expansive agent is placed in the middle.It can be seen that the overmuch dissolved SO42-from expansive agent is propitious to the strength and impermeability of concrete and is not propitious to the frost resistance of concrete.[Key word]expansive agent;dissolved SO42-；concrete;durability[中图分类号]TU528.042[文献标识码]A[文章编号]2009-04-0004-03膨胀剂与膨胀混凝土E xpansive Agents&Expansive Concrete ·4·2009N o.4对沈阳地区几种典型的膨胀剂，测试了其28d时可溶出SO42-量；各种膨胀剂混凝土强度、28d混凝土氯离子扩散系数、冻融循环50次后混凝土氯离子扩散系数。

混凝土渗透性的测试——郭亮08S009076随着混凝土技术的进步，混凝土制备的可变因素越来越多。

各种矿物细掺料和高性能减水剂作为基本材料组分，更增加了混凝土耐久性影响因素的复杂性。

金伟良、赵羽习等把混凝土结构的耐久性分为环境、材料、构件和结构四个层次。

尽管影响因素很多，但归根结底，这些因素影响着混凝土的两个重要的基本特性，即渗透性和强度。

混凝土是一种多相的、不均质的、多孔的复合体系，当其相对的表面存在压力、浓度和电位差时，就会发生物质的迁移。

随着水工工程的发展，20世纪30年代，人们开始关注混凝土的渗透性。

由于水工结构诸如大坝、水渠、涵管，以及海底隧道等，一旦抗渗性能不能满足要求，就会造成污染、渗漏等工程事故。

20世纪80年代，由于混凝土耐久性问题日益为人们所关注，混凝土的抗渗性能也越来越受到人们的重视。

我国也是从这时开始研究混凝土的碳化与钢筋锈蚀问题。

混凝土的渗透性能与其耐久性有密切的关系：抗渗性能好的混凝土具有好的密实性、好的抗碳化能力、好的抵抗钢筋锈蚀能力以及抗冻性等。

渗透性能对耐久性的影响程度取决于两个因素：内部因素和外部因素。

内部因素是指混凝土的材料组成和结构特征。

外部因素是指混凝土所处的使用环境。

通过提高混凝土的抗渗性能来提高混凝土的耐久性，可以从内、外两个因素入手。

内部因素可以通过合理的配合比设计以及适当的制作工艺来实现。

外部因素是客观存在的，提高渗透性的关键是在于减少混凝土对侵蚀性介质的易感组份，提高混凝土的密实性。

高性能混凝土是按耐久性设计的混凝土，具有优异的耐久性能而区别于普通混凝。

而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使其劣化的。

产生这种劣化作用需要内外两个因素[8l，内部因素是混凝土的成份和结构，外部因素是环境中侵蚀性介质和水的存在。

必要条件是外部侵蚀性介质和水能够逐步渗透到混凝土内部。

随着混凝土应用领域的不断扩大，以及向恶劣环境中的延伸，避免混凝土劣化的外部条件是不可能的，也是不明智的。

ＮＥＲＮＳＴ－ＥＩＮＳＴＥＩＮ方程在混凝土中的应用路新瀛（清华大学土木工程系，北京 100084）摘要本文主要从理论角度讨论了利用Nernst-Einstein方程来确定侵蚀性介质在混凝土中的扩散系数、建立混凝土渗透性的快速测量方法、对钢筋腐蚀进行在线检测以及对钢筋混凝土使用寿命进行预测方面的可能性。

结果表明：（1）当一种侵蚀离子的迁移数已知或设计其接近于1.0时，则这种离子在混凝土中的扩散系数可以通过测定该离子的偏电导或混凝土的总电导后，由Nernst-Einstein方程计算出来；（2）借助于Nernst-Einstein方程，混凝土的渗透性可由饱盐后的混凝土电导率来进行快速评价；（3）利用Nernst-Einstein方程，并结合钢筋腐蚀机理，可以很容易地对钢筋腐蚀进行在线测量与预报；（4）计算结果表明，如果要求钢筋混凝土的使用寿命为100年，那么氯离子在混凝土中的扩散系数不能大于10-9cm2/s，混凝土的保护层厚度不能小于25mm，钢筋直径不能小于10mm。

前言侵蚀性离子在混凝土中的传输严重影响着混凝土的耐久性(1)。

例如，氯离子和硫酸根离子渗入到混凝土中可以引起钢筋腐蚀和混凝土中的腐蚀。

因此，侵蚀性离子的扩散系数是用来评价混凝土耐久性和预测其使用寿命的重要参数之一(2)。

人们已经提出了一些测定氯离子在混凝土中的扩散系数的方法(3∼15)。

其中一部分是基于Fick定律的，使用“扩散池”的方法(3∼8)；另一部分是基于Nernst-Plank方程的，使用“电迁移池”的方法(9∼15)。

有关这些实验方法的理论基础可参阅文献(16∼19)。

尽管许多工作者对电迁移实验越来越感兴趣，很少有了注意一种离子某一介质的扩散与电迁移之间的内在联系。

因此，一种不算新的但是非常简单的，利用Nernst-Einstein方程来确定侵蚀性离子的扩散系数，特别是氯离子的扩散系数的方法便被提了出来(2)。

这种方法也被用来评价混凝土的渗透性、检测钢筋的腐蚀和预测钢筋混凝土的使用寿命。