苏永军;王慧;刘风华
【摘 要】In this paper,a reservoir of Guizhou sluice floor served for about 40 years as the re-search object of the concrete core samples,the aging test and durability evaluation experiment.The aging test showed that the carbonation depth is less than 40 mm,concrete carbonization layer,not carbonized layer,the interface between transverse splitting strength values are small,transverse splitting strength val-ue floating range were 1.91 ~2.82,2.70 ~4.94,2.48 ~3.75 MPa range,the carbonation depth is small,not easy carbonation of concrete carbonation,the carbide carbide changes of concrete strength con-crete,little.Durability assessment test showed that,for C35 cast in situ concrete specimens,in the 4D, 8D,10 d,its strength decreased by 3.2%,4.6%,7.9%,respectively,and the final C35 is the strength of the cast-in-place test pieces tend to be stable.After immersion in 15% H2 SO4 solution,concrete core samples,C35 cast in situ concrete transverse splitting strength,with the increase of the number of days of immersion is a decr
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easing trend,the core samples of pure water immersion showed an increasing trend.The corrosion rate of cast in place concrete is not linearly related with the time change,and the core like concrete has a linear relationship with the C35.%以贵州某水库服役约40 a 的泄洪闸底板的混凝土钻芯样为研究对象，对其老化测试和耐久性评估试验进行了研究。老化测试表明，碳化深度小于40 mm，混凝土碳化层、未碳化层、交接面的横劈强度值相差较小，横劈强度值浮动范围分别为1.91～2.82、2.70～4.94、2.48～3.75 MPa 范围内浮动，在碳化深度较小时，不易碳化的混凝土碳化后，其未碳化混凝土、碳化混凝土强度变化不大。耐久性评估试验表明，对于 C35现浇混凝土试件，在4、8、10 d，其强度下降分别比芯样.2％、4.6％、7.9％，最后 C35现浇试件强度趋于平稳。经15％的 H2 SO4溶液浸泡后，混凝土芯样、C35现浇混凝土横劈强度，随着浸泡天数的增加均呈减小趋势，纯净水浸泡的芯样则呈增大趋势。C35现浇混凝土蚀强率随着时间变化不呈线性关系，芯样混凝土呈线性关系。 【期刊名称】《公路工程》
【年(卷),期】2016(041)006
【总页数】5页(P174-177,249)
【关键词】水工混凝土;耐久性评估;老化测试;试验
【作 者】苏永军;王慧;刘风华
【作者单位】河北水利电力学院，河北 沧州 061001;河北水利电力学院，河北 沧州 061001;河北水利电力学院，河北 沧州 061001
【正文语种】晾衣叉中 文
【中图分类】TU375
在水工混凝土中，钢筋锈蚀严重的影响着钢筋混凝土的结构耐久性，在进行水工建筑物安全鉴定时，耐久性也是主要的评估内容之一[1]。因耐久性不良，引起一些水工混凝土建筑物工程损坏，造成一定的经济损失。在一些常见的桥梁、水闸、大坝等实际工程中，因混凝土钢筋锈蚀，导致混凝土出现膨胀、开裂，同时钢筋保护层也出现脱落现象，结果就是混凝土结构承载力下降，影响水工建筑物烦人安全[2-4]。
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当水工建筑物因材料失效时，就需要进行结构修复，这样会日益增大更新投入[5]。据统计，因水工混凝土劣化，在对其进行后期处理时，所需资金高达建造资金的0.5倍左右，严酷环境下的水工混凝土使用寿命仅18 a左右，桥梁、港口等工程，在使用几年后就会出现混凝土开裂、钢筋锈蚀等现象，这主要就是由于混凝土耐久性较差导致的[6-9]。混凝土耐久性实质是指混凝土对磨耗、化学侵蚀、大气侵蚀等劣化过程进行抵抗的能力[10，11]。对水工混凝土进行研究，其实质就是对已经建成的混凝土工程进行老化测试和耐久性评估。本文以某泄洪闸底板混凝土为研究对象，对其老化测试和耐久性评估试验进行了研究。
2.1 试验用水工混凝土取样
在贵州某水库服役约40 a的泄洪闸底板的混凝土，进行试验所用试样的钻芯取样，其中芯样直径为110 mm，长度为220 mm，采用圆柱体横劈法，进行混凝土经硫酸腐蚀后强度的变化规律的研究。闸底板混凝土设计的强度为140#，在经历了40 a后，其强度变化很大，试验对9个芯样进行了老化测试，同时在现有强度条件下，考虑混凝土芯样与同强度现浇混凝土腐蚀变化的差异，进行其耐久性研究，试验通过对6个芯样进行抗压试验，对闸底板混
凝土的实际强度进行，其强度平均值为38.59 MPa，现浇混凝土标号采用C35，浇筑φ100×200 mm的圆柱体试样共9个。
2.2 耐久性加速腐蚀
本文耐久性评估采用加速腐蚀试验方法，通过提高介质浓度，达到腐蚀加速，试验采用硫酸作为酸性介质，其初始浓度为15%，将混凝土试件侵入15%的硫酸溶液中，这样一直持续到试验结束。在15%的硫酸溶液中，将9个φ100×200 mm现浇混凝土试样、9个φ100×200 mm水库混凝土芯样进行全部浸泡；在纯净水中，将3个φ100×200 mm水库混凝土芯样进行全部浸泡，浸泡时间分别为4、8、10、12、16 d。
2.3 混凝土氯离子检测
对于钻取的混凝土试样，试验采用化学滴定法，对氯离子含量进行了测定，采用干磨混凝土粉末机将混凝土芯样打磨成过60寸目筛的粉末，称取5 g置于密封瓶，加入体积为V3的蒸馏水50 mL，剧烈摇动30 min，并放置24 h。过滤浸泡液，用移液管吸取体积为V4的滤清液20 mL，使用酚酞进行滴定，试验中使用的硝酸银体积为V5，采用公式式(1)可得到混凝土氯离子浓度值。
采用钻芯法对混凝土碳化深度、氯离子含量、强度、试样尺寸等进行检测。使用用酚汰试剂，对混凝土芯样未碳化层、碳化层进行测定；采用横劈法，进行芯样未碳化层、碳化层以及两层交接面的横劈试验，用酚汰试剂检测劈裂面，在劈裂面上，若混凝土无红出现，说明劈裂处已完全碳化；若混凝土全部出现红，说明劈裂处未碳化；若混凝土部分出现红，部分未出现红，说明劈裂面是未碳化层和碳化层交接面，表1为 φ100×200 mm圆柱体芯样横劈试验结果。
由表1可知：碳化深度小于40 mm，混凝土碳化层、未碳化层、交接面的横劈强度值相差较小，这主要是因为在大气环境下，混凝土碳化后，其强度会增高，但因受大化学作用、物理作用降低了碳化层混凝土强度，这样在一定范围内，两者间的强度相互抵消，造成三者的横劈强度值比较接近。碳化深度大于40 mm，混凝土碳化层、未碳化层、交接面的横劈强度值则比较分散，未碳化层横劈强度值在2.70～4.94 MPa范围内浮动，碳化层横劈强度值在1.91～2.82 MPa范围内浮动，交接面横劈强度值在2.48～3.75 MPa范围内浮动，这说明在碳化深度较小时，不易碳化的混凝土碳化后，其未碳化混凝土、碳化混凝土强度变化不大；在碳化深度较小时，易碳化的混凝土碳化后，其未碳化混凝土、碳化混凝土强度变化较大。
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进行混凝土结构耐久性的研究，其核心内容是研究钢筋的锈蚀，造成钢筋锈蚀有很多因素。其中，混凝土钢筋的酸性腐蚀是比较重要的一个因素。在水环境下，由于酸性离子的侵入，引起混凝土钢筋锈蚀，其速度比碳化作用引起钢筋锈蚀速度要大的多，很多桥梁结构、港口码头由于受酸性离子作用，在服役不长的时间内，钢筋锈蚀严重。水工混凝土耐久性由一个相互制约、相互关联的多种因素构成，研究结构耐久性评估，实质上就是进行水工混凝土的材料结构损伤程度、材料强度的评估，这为适用性、安全性评估提供了十分重要的信息，对预测结构使用寿命有一定的帮助。
4.1 混凝土的硫酸腐蚀规律
环境水对水库泄洪闸底板的混凝土耐久性影响，是通过干湿循环发生作用的，同时会造成混凝土硫酸型侵蚀、溶出性侵蚀、碳酸型侵蚀。混凝土侵蚀机理：通过化学反应，水中的化学成分大量地对混凝土中的CaO进行溶解，随着时间的延长，混凝土会出现强度逐渐降低、结构逐渐疏松的现象；在湿度适宜情况下，大气中的CO2与已水化的水泥矿物会发生化学反应，水泥水化产物中的Ca(OH)2和CO2发生反应，生成CaCO3，因为碳化层具有收缩应力，在干湿循环中，混凝土开裂进一步加剧。硫酸型侵蚀是指在溶液中，含有与水泥
中药提取石发生化学反应产生的腐蚀，这些反应包括阳离子交换反应，其产物因扩散而容易溶解，随渗流水会从混凝土结构中析出，以非晶体形式进行聚集，而聚集的物质不会影响腐蚀破坏的更深入发展，这样的结果就是导致混凝土表面软化和疏松，强度也因此降低，酸性介质对混凝土的腐蚀属于硫酸型侵蚀，其化学过程可表示如下：
电缆挂钩Ca(OH)2+H2SO4→CaSO4+H2O
CaO·nSiO2→CaSO4+Si(OH)4
CaSO4+H2O→CaSO4·2H2O
由于硫酸腐蚀，混凝土强度会降低，这与混凝土本身密实性、环境温度、硫酸介质浓度、介质扩散迁移速度有关，介质对混凝土的蚀强率用公式(2)计算，混凝土芯样抗压强度、圆柱体横劈抗压强度分别用公式(3)、式(4)计算。
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