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电通量试验在铁路工程耐久性混凝土中的应用

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来源:
2016/12/20 13:37
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       在建筑工程中,混凝土是用途最广、用量最大的建筑材料之一。当前,全疆的铁路建设正在飞速发展,混凝土需求量有增无减。混凝土的主要性能指标包括混凝土的工作性能、力学强度和耐久性。 
  随着环境日益恶化,环境对混凝土的侵蚀越来越严重,因此,人们对混凝土的耐久性越来越重视。为了改善混凝土的耐久性能,延长混凝土建筑物的使用年限,节约能源,减少重复建设,人们想了很多办法去提高混凝土的工作性能、强度和耐久性能。这就需要大量的试验去得出数据,证明方法的有效性。电通量试验就成为了检测混凝土耐久性的一项重要试验在铁路工程中被广泛地应用。 
  一、试验简述 
  1.试验准备。在规定的56 d试验龄期前,对预留的试块进行钻芯制件,试件直径为95 mm ~102 mm,厚度为51±3 mm,试验以3块试件为一组。电通量测试仪可输出60 V直流电压,精度为±0.1 V;数字式直流表量程为20 A,精度为±0.1%;真空保水机,真空度可达133 MPa以下,内径不小于250 mm。此外还需要用分析纯试剂配制的3.0%氯化钠溶液和用分析纯试剂配制的0.3 mol/L氢氧化钠溶液。 
  2.试验步骤简述。(1)测试前先对试件进行真空保水。切割好的试件在133 MPa以下,保持真空3 h后,注入足够的蒸馏水,直至淹没试件,再浸泡1 h后恢复常压,继续浸泡18 h±2 h。(2)将试件取出,抹掉多余水分,安装于试验槽内,用橡胶密封环密封。用螺杆将两试验槽和试件夹紧,保证不渗漏,放置于20 ℃~23 ℃的流动冷水槽内。(3)将配置好的0.3%的氯化钠溶液和0.3 mol/L氢氧化钠溶液分别注入两个水槽内。连接电通量设备。(4)在电通量设备上,通过软件进行设置。整个检测数据将由仪器自动记录,通电6 h后自动结束。(5)同组3个试件通过的电量平均值,作为改组试件的电通量。当3个试件中有1个超过平均值的15%时,取另2个试件的平均值作为改组试件的电通量。当3个试件中有2个超过平均值的15%时,该次试验无效。 
  二、电通量试验的应用情况 
  1.从当前的现实情况看,由于电通量试验要求的试验环境较为严格,且试验操作持续性长,数据结果要求非常准确。同时,相关的仪器设备投入也比较大,工地试验室都没有配备相关的设备,较多地采用将试件运回中心试验室进行试验,而后得出结论的方法解决。 
  2.试验所使用的锯石机价格较为昂贵,使用频率较低。真空保水机、电通量测定仪等设备目前在新疆计量测试研究院都没有相应的检定和校准规程,多由厂家出具仪器校准证书,稳定性有待进一步提高。 
  3.试验人员对于标准溶液的配置和电通量试验的操作还存在不足,需要进行系统的培训。 
  上述这些问题都会对电通量试验的操作过程、试验结果产生一定的影响。 
  三、影响试验结果的因素分析 
  电通量试验是通过测量混凝土在60 V直流恒电压下6 h通过的电量来评价混凝土的氯离子渗透性能,从而评价混凝土的耐久性。氯盐进入混凝土后,主要会以胶结物和溶液两种形式存在。其中,胶结物形式主要包括结晶形式(溶液由于过饱和而在表面析出,在骨料表面形成盐的结晶体)和与土、砂胶合的形式(盐在经过溶解与再结晶过程之后,与土、砂结合在一起,形成骨料的一部分)。溶液形式是指氯盐在溶解状态下渗入混凝土,会以溶液的形式存在于混凝土内部。氯盐水解可生成金属根离子和酸根离子,与混凝土中的氢氧化钙发生多种化学反应。 
  对混凝土中氯离子的含量进行控制是非常有必要的,措施得当可以有效防止氯离子进入混凝土,减少电通量试验中的氯离子的通过量。 
  首先,配合比是影响混凝土电通量测试结果的最主要因素。混凝土是非匀质材料,内部存在大量的毛细空隙,这是氯离子渗透的通路。不同配合比的混凝土,其内部孔隙率、空隙分布各异,因而电通量测试结果也不相同。 
  其次,在试验过程中,混凝土试件两端施加电压较高,试件不断发热,而温度也影响氯离子渗透速率的大小。因此,试件发热量不同也会造成电通量试验结果不同。在混凝土的各种组成原材料中,尤其要重点控制拌合用水和外加剂中的氯离子含量。混凝土中的水在混凝土硬化后会在混凝土中留下毛细孔隙,用水量的多少会使混凝土的密实程度发生变化,用水量大混凝土的毛细孔隙多,电通量也随之增大;用水量小混凝土的毛细孔隙少,电通量也随之减小,所以不论是从混凝土的强度还是耐久性要求,都必须控制好混凝土的用水量。在铁路施工沿线,淡水资源匮乏的地区,使用氯离子含量超标的水施工时,应采用预防措施,否则会造成隐患和危害。 
  再次,可以在混凝土中掺入适量的引气减水剂。适量的引气减水剂,能使混凝土抗渗透性能大大提高,抵抗环境侵蚀的能力增加,同时提高混凝土的抗冻性能,可以提高混凝土的耐久性,增加使用寿命。 
  最后,试件的加工要精益求精。这是电通量试验最基本的条件。操作人员应当严格按照标准要求,保证保水过程的时效性和科学性。 
  四、结束语 
  试验室在进行配合比设计的时候,一定要控制好原材料的各项指标。在进行试件制备时,要保证试件切割的完整性,溶液配制的准确性,从而提高证电通量试验的准确性。综上所述,电通量试验在铁路工程中的应用还处于初级阶段,电通量试验的开展、仪器设备的检定、人员的培训、检测环境的改善与保持等还需进一步探讨。 

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