摘要：在沿海的水利工程中，為降低混凝土溫升，防止混凝土裂縫，通常采用大粒徑骨料混凝土（骨料最大粒徑為40～80mm）。而目前的混凝土抗氯離子性能快速實驗方法（電量法和RCM法等），通常限定骨料最大粒徑為25mm，這對推廣應用大粒徑骨料抗氯鹽高性能混凝土造成了很大障礙。為解決這一問題，華南理工大學建筑學院在電量綜合法的基礎上，提出了適用于大粒徑骨料混凝土的抗氯離子性能快速實驗的電量綜合法，并通過實驗研究確定了其評價指標。
關鍵詞：大粒徑骨料；混凝土；氯離子；電量綜合法
1 前言
目前國內(nèi)外混凝土抗氯離子性能快速實驗方法主要是電場法，通過測定混凝土的電量、電阻、電導或者在電場作用下的氯離子滲透深度，來評價混凝土的抗氯離子性能。其中最為常用的ASTM C1202快速電量測定方法（簡稱電量法）和快速電遷移法（國內(nèi)稱RCM法）。從試驗原理看，電量法和RCM法是類似的，只是試驗參數(shù)和表征方法不同。華南理工大學建筑學院在電量法和RCM法的基礎上，通過試驗研究，提出了電量綜合法[1]。電量綜合法采用60V電壓，將通電時間延長到18h，測定6h和18d的電量值，另外還測定通電18h后的氯離子滲透深度。
在沿海的水閘等水利工程中的閘底板、閘墩等部位中，由于混凝土體積較大，為降低混凝土溫升，防止混凝土裂縫，通常采用二級配和三級配的混凝土，骨料最大粒徑可達80mm。華南理工大學建筑學院在普通水工二級配和三級配混凝土的基礎上，采用大摻量礦渣微粉等技術措施，制備了大粒徑骨料抗氯鹽高性能混凝土[2-4]。但現(xiàn)有的電量法和RCM法（含改進的電量法和RCM法），均是針對使用較小骨料混凝土設計的，通常限定骨料最大粒徑為25mm，不適用于骨料最大粒徑為25mm以上的混凝土，這對推廣應用大粒徑骨料抗氯鹽高性能混凝土造成了很大障礙。
為解決這一問題，華南理工大學建筑學院在電量綜合法的基礎上進行了相關研究，進一步將電量綜合法的使用范圍擴展到最大骨料粒徑為63mm（或80mm）的混凝土中，并將其列入了正在參與主編的廣東省地方標準《廣東省抗海水腐蝕混凝土施工導則》中，本文對這一方法進行詳細介紹。
2 大粒徑骨料混凝土抗氯離子性能快速實驗的電量綜合法介紹
2.1 試驗目的
通過測定混凝土在60V直流電作用下6h和18h內(nèi)通過的電量值來快速地評價混凝土的抗氯鹽性能，并對通電18h后混凝土中氯離子滲透深度進行測定。
2.2 適用范圍
適用于在實驗室測定骨料最大粒徑不大于63mm的實驗室制作的或者從實體結構取芯獲得的混凝土試件的抗氯鹽性能。對于骨料最大粒徑為80mm的混凝土試件，可采用骨料最大粒徑為63mm的混凝土試件的試驗方法，但實驗室制作時宜采用300mm的立方體試件。
注：根據(jù)混凝土保護層厚度不宜超過100mm以及骨料最大粒徑與保護層厚度比不宜大于保護層最小厚度的4/5的限制，建議采用最大粒徑不超過63mm的骨料。當采用最大粒徑為80mm的骨料時，可采用最大粒徑為63mm骨料相同的方法。
2.3 試驗設備和化學試劑
試驗設備和化學試劑應符合下列規(guī)定：
（1） 電量綜合法測定儀（見圖1）。 
（2） 氯化鈉溶液：用蒸餾水配置成的3.0%質量（化學純）百分比溶液。
（3） 氫氧化鈉溶液：用蒸餾水配置的0.3mol/L（化學純）的溶液。
（4） 混凝土切割機（雙刀）。
（5） 磨平機；水砂紙（200#～600#）；細銼刀；游標長尺（精度0.1 mm）。
（6） 超聲波清洗器（40kHz，功率1000KW）；電吹風（2000W）；溫度計（精度0.2℃）。
（7） 真空保水設備，可保持真空值小于-0.05MPa。
（8） 試樣夾具——兩個對稱的有機玻璃（異丁烯酸甲酯）小池，每個都包含了導電網(wǎng)和外部的連接物。圖2顯示了一個通常使用的設計。小池的深度均為40mm，對于不同骨料最大粒徑的混凝土試樣，采用不同的小池直徑。對于骨料最大粒徑不大于25mm的混凝土，小池的標準直徑為95mm；對于骨料最大粒徑不大于40mm的混凝土，小池的標準直徑為130mm；對于骨料最大粒徑不大于63mm的混凝土，小池的標準直徑為180mm。
2.4 試驗步驟
試驗步驟如下：
（1） 不同骨料最大粒徑的混凝土，采用不同尺寸的試樣。對于骨料最大粒徑不大于25mm的混凝土，采用100mm×100mm×（50±1）mm的長方體試樣；對于骨料最大粒徑不大于40mm的混凝土，采用150mm×150mm×（75±2）mm的長方體試樣；對于骨料最大粒徑不大于63mm的混凝土，采用200mm×200mm×（100±3）mm的長方體試樣。
試件在試驗室制作時，對于最大骨料粒徑不大于25mm、40mm和63mm的混凝土，分別采用邊長為100mm、150mm和200mm的立方體試模成型，一組三個試件。試件制作后立即用塑料薄膜覆蓋，24小時后拆模并放入標準養(yǎng)護室養(yǎng)護。到規(guī)定齡期的前1天取出試件，切除試件的表面層，從試件中部切取試樣，并用磨平機或者水砂紙、細銼刀打磨光滑。
試件在實體混凝土結構中鉆取時，對于最大骨料粒徑不大于25mm、40mm和63mm的混凝土，分別采用Φ100mm、Φ150mm和Φ200mm的的試件，試件長度不小于試件直徑，切除試件的表面層，從試件中部切取試樣，并用磨平機或者水砂紙、細銼刀打磨光滑。試樣制備時，應標明混凝土成型面的方向。
（2） 試樣安裝前需進行120s超聲浴清洗，超聲波清洗器事先需用室溫飲用水沖洗干凈。
（3） 將超聲清洗后的試樣垂直碼放于真空保水設備的真空室中，試樣間應留有空隙。密閉真空室并開動真空泵和氣路開關，在真空表顯示值小于-0.05MPa的壓力下保持6h后，斷開氣路，導入自來水至沒過試件上表面20mm以上，關閉水路開關，再打開氣路開關，抽真空至上述真空度并保持2h。關閉真空泵和所有開關，繼續(xù)保持試樣浸泡于真空室的狀態(tài)至24h±2h（從開始抽真空時計）。
（4） 將試樣從水中取出，把多余的水抹去，并把試樣放置在密閉的盒子中或其它容器中，這將使試樣保持在95%或更高的濕度下。實驗室溫度控制在20～25℃。試樣的測試直徑和厚度應該在試件安裝前用游標卡尺測量（精度0.1 mm），并填入試驗原始記錄表（見表1）。安裝前的試件表面應該干凈，無油污、灰砂和水珠。 將四根帶有墊片（光面接觸有機玻璃夾具）的螺栓穿入有機玻璃夾具后水平放置，放好密封圈，然后將飽水后的混凝土試樣置于夾具上（試樣的成型面應朝向負極），之后將帶有密封圈的另一夾具穿過螺栓，最后放置墊片，擰緊螺母。 
（5） 將固定好的混凝土試樣垂直放好（接線柱朝上），通過漏斗從夾具表面的孔中倒入自來水，檢查不漏水后，將自來水倒出，之后按照標準要求，負極夾具中裝入3%質量百分比的NaCl溶液，正極夾具中裝入0.3mol/L的NaOH 溶液。
（6） 接通電量法測試儀的電源及夾具的正負極，將電壓設定在60±0.1伏，記錄初始電流讀數(shù)和陽極電解液初始溫度。至少每隔60 分鐘記錄一次電流值，通電18小時后終止實驗。在整個測試期間，夾具中都應充滿溶液。
（7） 試驗結束時，先記錄電流值，測定陽極電解液最終溫度，再關閉電源，斷開連線，排除試驗溶液，取出試樣，將夾具完全浸入自來水中漂洗。試驗數(shù)據(jù)填入試驗原始記錄表（表1）。
（8） 試件取出后，立即在壓力試驗機上從中劈成兩半。在劈開的試件表面立即噴灑0.1mol/L AgNO3溶液，混凝土含氯離子部分則可在約15分鐘后觀察到白色硝酸銀沉淀，不含氯離子部分一般顯灰色。測量顯色分界線離底面的距離，把如圖3所示位置（測點位置不必考慮骨料阻擋的情況，但對非常明顯的骨料阻擋情況，應在試驗報告中注明）的測定值（精確到0.1mm）填入表1，計算所得的平均值即為顯色深度。
（9） 將電流對時間作圖，通過數(shù)據(jù)點畫一條折線，對折線下的面積積分得到6 h和18h內(nèi)通過的電量（庫侖）；或者在測試期間或之后用自動數(shù)據(jù)處理設備進行積分求和并顯示庫侖值。
如果試樣的測試直徑小于相應骨料最大粒徑時測試小池的標準直徑，計算得到的電量值應進行調(diào)整。通過將測定的電量值乘以標準橫截面積與試樣實際橫截面積的比值來進行校正。
混凝土電量值和氯離子擴散深度為3個試樣的算術平均值。如任一個測值與中值的差值超過中值的15％，則取中值為測定值；如有兩個測值與中值的差值都超過中值的15％，則該組試驗無效。
2.5 試驗報告
試驗報告中需包含試樣編號、試驗齡期、骨料最大粒徑、試樣的尺寸、每個試件的初始電流、初始陽極溶液溫度、最終電流、最終陽極溶液溫度、6h和18h電量值、18h顯色深度以及每組試件的電量值和顯色深度代表值等信息，可參考表2。 
3 大粒徑骨料混凝土抗氯離子性能快速實驗的電量綜合法評價指標
對于骨料最大粒徑在25mm以上的混凝土的抗氯離子性能，采用上述方法專門進行了試驗研究[5]。用最大骨料粒徑為25mm的混凝土，制備了不同尺寸的混凝土試件，進行了不同試樣尺寸混凝土6h電量值試驗，得出了試樣尺寸對混凝土電量值的影響；再進行以同樣膠凝材料組成和水膠比、但混凝土最大骨料粒徑為40mm和63mm的混凝土電量值實驗，得到骨料最大粒徑改變對電量值的影響。
綜合上述試驗結果，得到了采用不同大小試樣時，最大骨料粒徑為40mm和63mm的混凝土電量值與最大骨料粒徑為25mm的混凝土電量值的關系，并按最大骨料粒徑為25mm的混凝土電量限值推導出最大骨料粒徑為40mm和63mm的混凝土6h電量限值，具體過程另文詳述。
根據(jù)實驗得到的通電6h和18h混凝土電量值的對比關系，取18h電量值為6h電量值的2.9倍，并進行適當修約，修約后的數(shù)據(jù)見表3。 
電量綜合法的測試數(shù)據(jù)由電量值和氯離子滲透深度（可換算為氯離子擴散系數(shù)）組成。由于電量值是儀器測定，受人為影響小，而氯離子滲透深度由人工測定，人為因素影響大，故電量綜合法以電量值為判定依據(jù)，以氯離子滲透深度為參考。由于目前的電量法采用6h電量值為判斷依據(jù)，為與現(xiàn)有方法接軌，實驗結果同時給出6h 和18h電量值，并以18h電量值為判斷依據(jù)。
4 結語
針對大粒徑骨料混凝土抗氯離子性能評價問題，參考混凝土立方體抗壓強度的做法，對不同骨料最大粒徑的混凝土了采用不同尺寸的試件及夾具的方法，建立了適用于大粒徑骨料混凝土抗氯離子性能快速實驗的電量綜合法。通過試驗研究，得出了相應的評價指標，解決了困擾大粒徑骨料抗氯鹽高性能混凝土推廣的難題。
目前本方法只給出了18d電量值的評價指標，對于氯離子滲透深度或氯離子滲透系數(shù)評價指標的確立以及利用本方法進行混凝土耐久壽命的預測仍需進行大量的實驗研究。
