高钛重矿渣混凝土的抗氯离子渗透性试验研究

苟源芳 王 伟 李 坤 陈 博 赵鑫馨 赵 欢

(攀枝花学院土木与建筑工程学院，四川 攀枝花 617000)

1 概述

近年来，关于混凝土耐久性的问题受到了国内外工程材料领域的广泛关注，并做了大量有关混凝土耐久性方面的试验研究。随着我国科研技术人员等对混凝土耐久性相关的认识及理解程度不断加深，近年来的相关设计规范中有很多内容已经明确提出了关于混凝土耐久性能的规定[1]。根据国内外已有的研究成果表明：部分混凝土结构的破坏是氯离子侵入所导致的，当氯离子侵入到混凝土钢筋表面时，会引起钢筋表面发生锈蚀作用；在浓度持续增大的情况下，钢筋会进一步严重锈蚀并降低与混凝土的粘结力，逐步引起整个结构的破坏[2]。

高钛重矿渣是攀钢集团在钒钛磁铁矿冶炼过程中产生的废渣，大量应用在攀西地区的建筑工程当中[3]。目前企业及高校对高钛重矿渣混凝土的研究主要着重于工程结构及力学性质方面，对于其耐久性方面的研究很少。经广泛查阅文献资料，目前对于高钛重矿渣混凝土抗氯离子渗透性方面的研究还基本处于空白阶段。

2 试验材料、试验方法

2.1 试验材料

2.1.1水泥

水泥使用的是攀枝花市瑞丰建材公司生产的P.O42.5 R级普通硅酸盐水泥，其物理力学性能如表1所示。

表1 水泥物理力学性能

2.1.2粉煤灰

粉煤灰使用的是攀枝花市钢城集团综合工业分公司生产粉煤灰，其技术指标见表2。该粉煤灰为F类Ⅰ级。

表2 粉煤灰技术指标

2.1.3高钛重矿渣碎石

用于RCM实验法的混凝土对集料颗粒的形状、表观情况、吸水率与颗粒级配有一定的要求，本次试验所用的粗骨料为攀枝花环业公司生产的高钛重矿渣碎石，其形状、表观情况、吸水率和颗粒级配较好，经过初步试验研究，满足规范对骨料最大粒径不大于25 mm等要求的规定。

2.1.4高钛重矿渣砂

本次试验所用的粗骨料为攀枝花环业公司生产的高钛重矿渣砂。

2.1.5其他材料

水为攀枝花市政饮用水；分析纯氢氧化钠，配置成0.3 M 氢氧化钠溶液；分析纯氯化钠，配制成10%氯化钠溶液；分析纯氢氧化钙，配制成饱和溶液；分析纯硝酸银，配制成0.1 mol/L的硝酸银溶液。

2.2 试验方法

根据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》[4]，采用快速氯离子迁移系数法即RCM法进行试验，根据《混凝土耐久性检验评定标准》[5]对试验结果进行评定。

3 试验研究3.1 试块制作及养护

本课题选择攀西地区常用的C30高钛重矿渣混凝土作为研究对象，其配合比如表3所示。

表3 混凝土配合比设计

本试验制作三个150 mm×150 mm×150 mm立方体标准试块，三个100 mm×50 mm圆柱体标准试块，并进行养护，如图1,图2所示。

3.2 试验

3.2.1力学性能试验

力学性能试验测定了28 d立方体抗压强度。试验所用仪器为YE-209A型液压式压力试验机，最大量程2 000 kN。抗压试验结果如表4所示。

表4 抗压强度实测值

3.2.2真空饱水

真空饱水采用的是全自动电脑饱水系统。具体操作如下：开启饱水仪，在5 min内将饱水仪中的气压减少至1 kPa～5 kPa，此后继续保持此真空度3 h；到3 h后，保持饱水仪的工作状态，将饱和氢氧化钙溶液注入饱水仪，保证所有试件完全浸没。在试件浸没1 h后停止抽真空，在常压下将试件继续浸泡(18+2) h，如图3所示。

3.2.3RCM试验

本试验采用《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》所规定的快速氯离子迁移系数法(RCM法)进行试验。所采用的仪器为北京耐恒检测设备科技发展有限公司生产的NJW-RCM-6A型混凝土氯离子扩散系数测定仪。

1)安装试件。在阴极电解液池中注入大约 12 L 10%的氯化钠溶液，将试件装在有机硅橡胶套上，并用喉箍将其稳固、密封。然后放在阴极电解液池中的塑料支撑上，用大约300 mL的0.3 M氢氧化钠填充在试件上面的橡胶套，将阳极浸在氢氧化钠溶液中，如图4所示。

2)安装好试件后进行设备连线，将阳极与阳极对应，阴极与阴极相对应,如图5所示。

3)电迁移试验。启动试验机后，将电压设置在(30+0.2)V，同时记录下各个试件所通过的初始电流。根据此初始电流通过查询规范来设置实际的试验电压，调整电压后会产生新的初始电流，采用该初始电流对应的试验时间来进行试验。本试验初始电流为190 mA，故采用10 V为调整后电压。在10 V电压下，新的初始电流为98 mA，故最后试验时间为24 h。按程序设定条件进行试验，试验过程中项目组成员随时关注试验情况，确保试验安全顺利有效的进行。

3.3 试验结果

本试验所采用的混凝土氯离子扩散系数测定仪可自动计算生成氯离子迁移系数值，不必进行计算，因此直接采用电脑试验程序自动计算的氯离子迁移系数结果作为试验结果，如表5所示。

表5 RCM法试验结果

根据《混凝土耐久性检验评定标准》判定等级为RCM-Ⅲ,见表6。

表6 混凝土抗氯离子渗透性能的等级划分

根据《混凝土耐久性检验评定标准》判定C30高钛重矿渣混凝土耐久性水平，其判定结果为较好,见表7。

表7 等级代号与混凝土耐久性水平推荐意见

4 结论

通过对C30高钛重矿渣混凝土进行RCM试验得出DRCM值为3.3×10-12m2/s，根据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》及《混凝土耐久性检验评定标准》判定结果为RCM-Ⅲ，根据混凝土耐久性水平推荐意见判定结果为较好。