钢纤维混凝土氯离子含量与其抗冻性关系的探究

罗资军 刘乙丁

（长安大学 公路学院，陕西 西安 710064）

混凝土结构的耐久性越来越受到工程界的重视。然而氯离子的侵入，不仅影响钢纤维混凝土的耐久性，而且还会对其抗冻性产生一定的影响[1]。混凝土的氯离子含量与抗冻性指标的变化是随着环境因素和时间因素的不同而变化的。因此，本文设计的试验分别测定了不同环境、不同龄期的钢纤维混凝土的氯离子含量与抗冻性指标，并进行了相关分析。

1 试验设计

1.1 试验原材料

水泥：冀东盾石牌P.O42.5普通硅酸盐水泥；石子：05号石子，连续级配；砂子：杨凌渭河砂，级配良好，细砂；钢纤维：采用德州路邦钢纤维生产厂生产的低碳钢剪切矩型钢纤维，长35mm，等效直径为0.44mm，长径比为60，抗拉强度为700Mpa。

1.2 试验配合比

试验配合比为C:W:S:G=1:0.43:1.95:1.95，ρf=1.28%

1.3 试验环境设计

从钢纤维混凝土的应用领域可知，钢纤维混凝土常应用于道路、桥梁等自然环境当中以及水利、海洋等软水腐蚀环境当中。鉴于此，本试验设计了标准养护、自然环境养护以及模拟海水腐蚀环境三种试验环境。其中腐蚀环境以模拟海水环境进行，模拟配置的海水中含有2.75%的氯化钠、0.39%的氯化镁、2.24%的硫酸镁、0.05%氯化钙的以及0.11%的硫酸钙，养护时45d更换溶液一次。

2 试验测定方案及方法

本文分别测定了在三种不同的环境中不同龄期钢纤维混凝土的砂浆氯离子含量与抗冻指标。试件的制作和养护严格按照《钢纤维混凝土试验方法》[2]（CECS 13:89）和《水工混凝土试验规程》（SL352-2006）中要求进行。

钢纤维混凝土立方体抗冻试件(150mm×150mm×150mm)共计3×4组，每组6个试件，分别对三种环境中不同龄期的试件进行抗冻性能试验。试验严格按照中国工程建设标准化协会标准《钢纤维混凝土试验方法》[2]（CECS 13:89）中“第十九章抗冻性能试验第一节慢冻法”的要求进行。

3 试验结果及分析

3.1 试验结果

经过测定，当龄期为 28d、178d、206d、298d 时：标准养护条件下钢纤维混凝土的氯离子含量分别为0.000945%、0.002588%、0.00243%及0.002688%，对应的相对抗压强度为0.979197MPa、0.985989MPa、0.978819MPa 及 0.984663MPa。

自然环境养护条件下钢纤维混凝土的氯离子含量分别为0.000945%、0.002588%、0.00253%及0.002788%，对应的相对抗压强度为 0.979197MPa、0.98822MPa、0.982114MPa 及 0.979579MPa。

模拟海水环境条件下试件的氯离子含量分别为0.000945%、0.209326%、0.220638%及0.249622%，与之对应的相对 抗 压 强 度 为 0.979197MPa、0.93859MPa、0.91754MPa 以 及0.852459MPa。

3.2 试验结果分析

试块的砂浆氯离子含量随着龄期的增长而增长。其中腐蚀环境中增长趋势比较明显，298天龄期测定时，试块的砂浆氯离子含量是标准养护环境中的92.87倍。反映出环境因素对试块氯离子含量的影响存在一定差异，海水环境下氯离子含量随龄期的增加显著增大。

随着龄期的增长，不同环境中试块的抗冻性能变化不同。标准养护及自然环境中抗冻指标变化幅度较小。模拟海水环境中，试块抗冻性能在测定龄期内下降了87%。可见龄期和环境因素对试块的抗冻性能的影响比较明显。

对两个指标进行相关性分析可以看出，同一龄期时，试件的抗压强度随着氯离子含量的加大而减小。178d龄期测定时，氯离子含量增长80.89倍，相对抗压强度下降0.95倍；206d天龄期时，氯离子含量增长90.82倍，相对抗压强度下降0.94倍；298天龄期时，氯离子含量增长92.87倍，相对抗压强度下降0.87倍。

分析腐蚀环境中的试块，随着龄期的增长，砂浆氯离子含量不断增大，抗冻指标呈下降趋势。相同环境下不同龄期时，随着氯离子含量的增大，抗冻性能下降明显。当氯离子含量过大时，会使得试块的抗冻性能持续下降。

由以上分析，试块的砂浆氯离子含量与其抗冻性能有着相关性，因此对数拟合结果如下：

178天：y=-0.011Ln(x)+0.9213

206天：y=-0.014Ln(x)+0.8964

298天：y=-0.0287Ln(x)+0.8126

4 结论

钢纤维混凝土的砂浆氯离子含量及抗冻性能，受不同的环境因素和时间因素的影响，将会呈现不同的变化规律。在海水腐蚀环境中，混凝土的氯离子含量会随着龄期的增长而显著增加。随着砂浆氯离子含量的增大，钢纤维混凝土的抗冻指标随龄期下降的幅度逐渐增大。

[1] 高丹盈.钢纤维混凝土设计与应用[M]，北京：中国建筑工业出版社，2002.

[2] 中国工程建设标准化协会标准.钢纤维混凝土试验方法[S].(CECS13:89)，1989.