孔溶液电导率与电测混凝土渗透性

　　由于混凝土孔溶液的高碱性，其中的钢筋通常处于稳定状态。据报导，如果混凝土中的氯离子含量大于水泥重的0.4，其中钢筋将被活化，进而发生锈蚀W.氯离子可能通过各种途径进入混凝土，常见的是使用海水和除冰盐。

　　氯离子的传质过程受其扩散性控制。由于传统的渗透箱〔2〕或AASHTOT259的90天池浸泡试验〔3〕，需要很长时间才能测得硬化混凝土的氯离子扩散性，因此出现了快速试验方法。在该快速试验方法中，试件两端的溶液箱中分别注入3（重量）的NaCl和0.3M的NaOH，并加60V的直流电压，其中NaOH端接正极，NaCl端接负极，试验测量通过混凝土试件的电量。

　　该方法后来分别被AASHTO以T277〔4〕和ASTM以C1202〔5〕所采用，并成为当前国际上具性的混凝土渗透性试验方法。该方法应用表1的指标，以测量6个小时通过混凝土试件的电量来评定混凝土的氯离子渗透性。ASTMC1202认为需要有快速氯离子渗透性试验方法和90天池浸泡试验方法结果的相关关系，而AASHTOT277无此要求。

　　表1混凝土的氯离子渗透性等级氯离子渗透性电量，库仑混凝土类型90天池浸泡试验后41mm厚度内总的氯离子量高高WVCC>0.6）的传统硅酸盐水泥混凝土中统硅酸盐水泥混凝土低低WVC（〈0.4）的传统硅酸盐水泥混凝土很低乳液改性混凝土，内封闭混凝土可忽略聚合物浸渍混凝土，聚合物混凝土实际上，自从引入了AASHTOT277或ASTM 1202试验方法，建筑工程规范通常要求这一试验，而很少要求AASHTOT259的90天池浸泡试验。依据表1指标，当通过的电量低于700 ~1000库仑时，定为氯离子渗透性很低。然而，某些低W/C的传统混凝土，当用90天池浸泡试验〔6〕测得的氯离子渗透性即使可忽略，用该方法却不能达到700定标准的基础研究中，没有包括任何含矿物掺合料的混凝土，但该试验方法却常用于研究诸如磨细矿渣、粉煤灰及硅粉等矿物掺合料对水泥浆及混凝土氯离子渗透性的影响。对比试验研究表明，只使用硅酸盐水泥制成的传统混凝土与使用硅粉的混凝土比较，用该方法试验获得前者通过的库仑量高出后者6~15倍，而用90天池浸泡试验则为前者高出后者仅1尽管有研究者己经认识到使用矿物掺合料会影响快速氯离子渗透性试验结果，但影响程度未知。本文将简要综述矿物掺合料对硬化混凝土孔溶液化学成分的影响，并应用孔溶液分析结果和电导率模型说明孔溶液电导率与电测混凝土渗透性的关系。

　　2.电导率与离子传质通过某一饱水多孔介质的离子扩散性与电导率有如下关系〔7〕：D离子在多孔介质中的有效扩散系数；离子在溶液中的有效扩散系数；a被溶液饱和介质的电导率；0―溶液的电导率。

　　对于某一给定离子，D0可看作是常数。饱和混凝土的电导率a取决于孔隙结构和硬化混凝土中孔溶液的电导率0.但00取决于W/C水化温度、龄期、及所用原材料等。所以，用测得的电导率a评价使用不同材国家自然科学基金（项目号59878021）资助项目。

　　料和配比的混凝土离子渗透性D很难。也就是说，快速氯离子渗透性试验将受孔溶液化学成分的影响。

　　3矿物掺合料对孔溶液化学成分的影响当前，混凝土中应用矿物掺合料非常普遍，如磨细矿渣、粉煤灰及硅粉等，这些矿物材料对硬化混凝土的孔结构和孔溶液的化学成分都有很大影响。由于使用矿物掺合料引起的孔结构变化注定会对硬化混凝土的渗透性有影响。如下将主要阐述矿物掺合料对硬化混凝土孔溶液化学成分的影响，以及对AASHTOT277或ASTMC1202试验的影响。

　　及S42从水泥组分进入拌和水中。

　　在凝结和早期硬化之后，Ca2+和S42基本消失，溶液中主要包含溶解的碱性氧化物。目前己有许多研究就矿物掺合料对孔溶液化学成分的影响进行评价〔8~13，有关常用的矿物掺合料一硅粉、粉煤灰及磨细矿渣的简要结论如下：矿渣对孔溶液的总碱含量有影响。当60 ~70的水泥被矿渣取代后，孔溶液中的OH浓度大大降低，但pH值没有明显改变。尽管矿渣实际的含钠量通常较低，但使用后混凝土孔溶液中的Na+浓度加，而K+浓度降低。

　　粉煤灰对孔溶液化学成分的影响取决于粉煤灰中的碱含量和碱性化合物的状态。使用粉煤灰可能加或降低孔溶液中的Na+和K+浓度。通常情况下，应用粉煤灰会使孔溶液中的Ca2+和OH浓度降低。

　　应用5的硅粉时，可使孔溶液中的Na+、K+和OH浓度降低一个数量级。硅粉含量越高，Na+、K+和OH的浓度越低。通常认为，低W/C情况下使用硅粉形成了C-S-H，以及化学吸附或化学结合消耗了碱所致。另外，硅粉明显降低可溶性硫酸盐的含量。

　　表2列出了近期发表的含不同矿物掺合料水泥浆的孔溶液分析结果〔1.表2矿物掺合料代替水泥对孔溶液化学成分的影响胶凝材料龄期天孔溶液分析结果，mM 100硅酸盐水泥（PC）50矿渣60粉煤灰25硅粉+15硅粉孔溶液的化学成分对混凝土电导率的影响溶液的净比电导率大约与其电解质浓度成正比。

　　为表达某一常规浓度电解质的比电导率，引入当量电导率屹其值大小为带正（或负）电当量离子对的贡献分额。对于强电解质，其当量电导率随当量浓度平方根ci的加而降低了硬化混凝土孔溶液中常见离子的值。的常数Ai由下面理论公式计算〔1：表325C无限稀释水溶液中离子的当量电导率离子当量电导率m2/当量，欧姆在给定温度下，含不同离子水溶液的比电导率由下式表示〔1：Ci离子i当量浓度；入i离子i的当量电导率。

　　1M的水溶液中单价离子为适用，而对高达1M和NaOH或KOH溶液表4有微小误差。

　　表2中数据表明，硬化胶凝材料的孔溶液中主要含Na+、K+及OH-而其它离子较少。表4列出的孔溶液比电导率可用公式（2）、（3）和（4）地计算。为便于比较，表4也列出了以纯硅酸盐水泥浆为基准的相对比电导率。

　　将表4的数据绘制成图如和，以说明矿不同硬化胶凝材料孔溶液的比电导率胶凝材料比电导率，欧姆i相对比电导率，28天90天28天90天物掺合料对硬化胶凝材料孔溶液的比电导率和相对比电导率的影响。从中可得出如下结论：当用50的磨细矿渣时，孔溶液的比电导率28天龄期降低了3.25；且随着龄期的延长降低量加，至730天降低了用60的粉煤灰时，孔溶液的比电导率28天龄期降低了3.76；90天龄期降低了2401，之后则变化很小。但需注意，当粉煤灰的来源不同时，其化学成分变化很大，因此当使用不同的粉煤灰时，硬化水泥混凝土孔溶液的比电导率可能差别很大。

　　用25的硅粉时，孔溶液的比电导率28天龄期降低了70.60；90和365天时降低量继续加，但730天时降低量有所减小。尽管所用硅粉的量越大，其中的Na+、K+及OH浓度越低。由于硅粉可使孔溶液中的Na+、K+及OH浓度降低一个数量级，可以预计，即使仅使用5的硅粉，孔溶液的比电导率也会大大降低。

　　5的矿渣时，其效果与使用25硅粉的情形相似。

　　矿物掺合料对AASHTOT277或ASTMC1202试验结果的影响是混凝土的电导率。这意味着，AASHTOT277或ASTMC1202规定的等级主要取决于混凝土电导率。

　　某研究发现，在混凝土的快速氯离子渗透性试验中通过的电量是3200库仑，但氯离子渗透的深度不到试件的三分之一〔7.另一研究发现，快速氯离子渗透性试验结果与其端部箱中所用的溶液无关〔14.离子在混凝土中的传质取决于混凝土的孔结构，而混凝土的电导率既受孔结构影响又受孔溶液电导率影响，孔溶液的电导率又由孔溶液的化学成分决定。如果不考虑矿物掺合料代替水泥后对孔结构的改善，孔溶液的化学成分将同样影响孔溶液的电导率和混凝土的电导率，所以研究有关的修正措施非常必要〔15.当用矿物掺合料（以硅粉为显著）代替水泥后，由于孔溶液化学成分的变化，由快速氯离子渗透性试验的结果将会大大降低。

　　结论离子在混凝土中的传质取决于硬化混凝土的孔结构特征。然而，快速氯离子渗透性试验（AASHTO T277或ASTMC1202）测量的却是混凝土的电导率，该值既受孔结构影响又受孔溶液化学成分影响。用硅粉等矿物掺合料代替硅酸盐水泥，由于孔溶液中的化学成分发生了变化，可使混凝土的电导率降低90以上。所以，用如AASHTOT277或ASTMC1202规定的通过的电量评定掺矿物掺合料混凝土的快速氯离子渗透性是不当的，而应尽快研究合适的测量与评定方法。