.922 北京科技大学学报 第30卷 离子并没有大量增加]，而柳俊哲、刘志勇、 小，本文主要研究碳化对氯离子在混凝土中扩散的 Papadakis等通过掺入一定量氯盐的砂浆（或混凝土） 影响， 碳化实验表明：碳化促进了Friedel盐分解，加速了 氯离子在混凝土中的渗透).上述研究表明：碳 1实验 化将导致混凝土中的Friedel盐分解，但是否会导致 1.1原材料 外部氯离子在混凝土中渗透速度加快还存在一定的 水泥为中国江南水泥厂P.0·42.5水泥，粉煤 争议；而且通过混凝土或砂浆中掺加C1后进行碳 灰为镇江苏源准I级灰，水泥和粉煤灰的化学成分 化实验，这与氯离子向混凝土中扩散的实际情况不 如表1所示.河砂为中砂，表观密度为2.65gcm3. 符.，此外，上述实验主要使用低强度等级的砂浆或 丹徒竹柯花岗岩碎石压碎指标≤8%，颗粒级配为 混凝土实验，这与海底隧道、跨海大桥等重大工程运 5~25mm·江苏博特新材料有限公司高效减水剂 用的C50混凝土存在较大差异，因此，本文针对重 J一Ⅷ，混凝土坍落度控制在160~200mm之间，混 大海洋工程使用的C50普通混凝土和粉煤灰混凝 凝土配合比及力学性能如表2所示， 土进行实验研究，考虑到C50混凝土的碳化影响 表1水泥和掺和料的化学成分（质量分数） Table 1 Chemical composition of cement and fly ash % 原材料 SiO2 Al203 Fe203 Cao Mgo S03 f℃a0 K20+Na20 烧失量 水泥 21.43 5.06 5.38 64.60 0.67 2.24 0.58 0 1.30 粉煤灰 53.92 30.86 4.46 4.16 1.39 0.48 0 1.69 2.04 表2混凝土配合比及力学性能 Table 2 Mix proportion and compressive strength of conerete 编号 混凝土配合比/(kgm3 抗压强度/MPa 水泥 粉煤灰 砂 碎石 水 养护28d 养护90d XLHI 500 0 649 1104 151 73.0 78.6 STF1 470 52 645 1030 150 73.3 80.2 1.2实验方法 深度的自由氯离子、总氯离子含量，按照Fick第二 混凝土试件尺寸为100mm×100mm× 扩散定律c(,)=61-af2 求出，其中 400mm,养护24h拆模，标准养护28d.一部分混凝 土直接浸泡到3.5%NaC1溶液中650d;另一部分 C(x,t)为混凝土不同深度的氯离子含量，Cs为混 混凝土按照GBJ82一85规范（普通混凝土长期性能 凝土表面层氯离子含量，x为混凝土距表面层深度， 和耐久性能试验方法)对其进行快速碳化实验，混 t为腐蚀时间，D既为待求的混凝土表观氯离子扩 凝土在温度为20士5℃，湿度为70士5%，C02质量 散系数 分数为20%士3%的标准碳化箱内快速碳化14,28d 氯离子结合能力计算：根据混凝土氯离子结合 后，浸泡到3.5%NaCl溶液中650d.测试混凝土的 能力R的定义R-合。求出，其中R为混 自由氯离子、总氯离子含量，并计算混凝土的氯离子 凝土氯离子结合能力，C:、C:分别为混凝土总氯离 表观扩散系数 自由氯离子、总氯离子含量的测定：将碳化十氯 子、自由氯离子含量[101. 离子浸泡腐蚀后的混凝土试件取出，烘干，采用冲击 2结果与讨论 钻头在混凝土0~5,5~10,10~15,15~20mm四 个深度均匀的钻取粉末10~20g,根据《JTJ270一98 2.1碳化对混凝土中氯离子扩散的影响 水运工程混凝土试验规程》，测出混凝土试件不同深 XLHI和STFI混凝土快速碳化0,14和28d后 度的自由氯离子含量和总氯离子含量， 浸泡腐蚀，测试其总氯离子含量随混凝土深度变化 氯离子表观扩散系数的计算：根据混凝土不同 规律如图1所示.离子 并 没 有 大 量 增 加［6］．而 柳 俊 哲、刘 志 勇、 Papadakis等通过掺入一定量氯盐的砂浆（或混凝土） 碳化实验表明：碳化促进了 Friedel 盐分解‚加速了 氯离子在混凝土中的渗透［7－9］．上述研究表明：碳 化将导致混凝土中的 Friedel 盐分解‚但是否会导致 外部氯离子在混凝土中渗透速度加快还存在一定的 争议；而且通过混凝土或砂浆中掺加 Cl －后进行碳 化实验‚这与氯离子向混凝土中扩散的实际情况不 符．此外‚上述实验主要使用低强度等级的砂浆或 混凝土实验‚这与海底隧道、跨海大桥等重大工程运 用的 C50混凝土存在较大差异．因此‚本文针对重 大海洋工程使用的 C50普通混凝土和粉煤灰混凝 土进行实验研究．考虑到 C50混凝土的碳化影响 小‚本文主要研究碳化对氯离子在混凝土中扩散的 影响． 1 实验 1∙1 原材料 水泥为中国江南水泥厂 P·O·42∙5水泥‚粉煤 灰为镇江苏源准 I 级灰‚水泥和粉煤灰的化学成分 如表1所示．河砂为中砂‚表观密度为2∙65g·cm －3． 丹徒竹柯花岗岩碎石压碎指标≤8％‚颗粒级配为 5～25mm．江苏博特新材料有限公司高效减水剂 JM－Ⅷ‚混凝土坍落度控制在160～200mm之间．混 凝土配合比及力学性能如表2所示． 表1 水泥和掺和料的化学成分（质量分数） Table1 Chemical composition of cement and fly ash ％ 原材料 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 f－CaO K2O＋Na2O 烧失量 水泥 21∙43 5∙06 5∙38 64∙60 0∙67 2∙24 0∙58 0 1∙30 粉煤灰 53∙92 30∙86 4∙46 4∙16 1∙39 0∙48 0 1∙69 2∙04 表2 混凝土配合比及力学性能 Table2 Mix proportion and compressive strength of concrete 编号 混凝土配合比／（kg·m －3） 抗压强度／MPa 水泥 粉煤灰 砂 碎石 水 养护28d 养护90d XLH1 500 0 649 1104 151 73∙0 78∙6 STF1 470 52 645 1030 150 73∙3 80∙2 1∙2 实验方法 混凝 土 试 件 尺 寸 为 100 mm ×100 mm × 400mm‚养护24h 拆模‚标准养护28d．一部分混凝 土直接浸泡到3∙5％ NaCl 溶液中650d；另一部分 混凝土按照 GBJ82－85规范（普通混凝土长期性能 和耐久性能试验方法）对其进行快速碳化实验．混 凝土在温度为20±5℃‚湿度为70±5％‚CO2 质量 分数为20％±3％的标准碳化箱内快速碳化14‚28d 后‚浸泡到3∙5％ NaCl 溶液中650d．测试混凝土的 自由氯离子、总氯离子含量‚并计算混凝土的氯离子 表观扩散系数． 自由氯离子、总氯离子含量的测定：将碳化＋氯 离子浸泡腐蚀后的混凝土试件取出‚烘干‚采用冲击 钻头在混凝土0～5‚5～10‚10～15‚15～20mm 四 个深度均匀的钻取粉末10～20g‚根据《JTJ270－98 水运工程混凝土试验规程》‚测出混凝土试件不同深 度的自由氯离子含量和总氯离子含量． 氯离子表观扩散系数的计算：根据混凝土不同 深度的自由氯离子、总氯离子含量‚按照 Fick 第二 扩散定律 C（ x‚t）＝ CS 1－erf x 2 Dt 求出‚其中 C（ x‚t）为混凝土不同深度的氯离子含量‚CS 为混 凝土表面层氯离子含量‚x 为混凝土距表面层深度‚ t 为腐蚀时间‚D 既为待求的混凝土表观氯离子扩 散系数． 氯离子结合能力计算：根据混凝土氯离子结合 能力 R 的定义 R＝ Cb Cf ＝ Ct－Cf Cf 求出‚其中 R 为混 凝土氯离子结合能力‚Ct、Cf 分别为混凝土总氯离 子、自由氯离子含量［10］． 2 结果与讨论 2∙1 碳化对混凝土中氯离子扩散的影响 XLHI 和 STFI 混凝土快速碳化0‚14和28d 后 浸泡腐蚀‚测试其总氯离子含量随混凝土深度变化 规律如图1所示． ·922· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷