混凝土电阻率与氯离子扩散系数间的相关性试验.doc

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1、Comment U1: 题目小 2号黑体，不超过 20个字Comment U2: 4号宋体，加粗 .不同单位上角标数字,与单位栏对应Comment U3: 小 5号宋体.如果作者多个单位，请逐一标出.Comment U4: 摘要、关键词、中图分类号、文献标志码小 5号加粗.Comment U5: 关键词给出 58个.Comment U6: 中图分类号请作者自查Comment U7: 一级标题 4号黑体，引言部分对背景知识的介绍或对已有结论、观点等的引用都要给出相应的文献序号，并按引用的先后顺序编号，顺序号:引言从 0开始.Comment a8: 注意：版心半栏 44个字，一页 48行，请按此排

2、版。Comment U9: 正文内容排成双栏，中文用 5号宋体；英文用 5号白正体.“定义”、“定理”、“引理”及“证明”等项目用黑体，并全文分类连续编号，即定义 1、定义 2等.Comment U10: 二级标题 5号黑体.Comment U11: 每个公式后面要加英文句点.Comment U12: 文中公式全文连续编号.Comment 中中中中13: 句子间隔用分号.Comment U14: 具体格式要求， 这个地方有的作者表达混乱，请按照这个格式书写，如果有单位，形式为式中：m为质量，kg.郑州大学学报（工学版）Journal of Zhengzhou University (Engin

3、eering Science)混凝土电阻率与氯离子扩散系数间的相关性试验赵 卓，曾 力，王东炜（郑州大学 土木工程学院，河南 郑州 450001）摘 要：开展矿物掺合料混凝土的电阻率测定、抗氯离子渗透和立方体抗压强度试验，以分析研究电阻率和氯离子扩散系数随龄期的变化规律，混凝土电阻率和氯离子扩散系数间的相关关系.试验结果表明：混凝土电阻率随龄期的增长而增加，氯离子扩散系数随龄期的增长而下降，矿物掺合料双掺效果优于单掺.氯离子扩散系数随电阻率的增大而下降，两者之间呈良好的倒数回归关系.关键词：矿物掺和料混凝土；电阻率；氯离子扩散系数；龄期；相关性中图分类号： TU528.1 文献标志码：A do

4、i:10.13705/j.issn.1671-6833.2013.06.0190 引言混凝土的电阻率和氯离子扩散系数是混凝土耐久性能的两个重要指标.目前，针对电阻率和氯离子扩散系数的研究较多集中于原材料组成对指标的影响 1-4、试验测试技术 5-6、耐久性评价 7-8、养护效果评价或养护的影响 9-10等方面，而针对两个指标间相关关系的研究则相对较少 11，且其研究未考虑矿物掺和料的影响开展矿物掺合料混凝土的电阻率测定、抗氯离子渗透和立方体抗压强度试验，以分析研究不同强度等级和不同龄期条件下，电阻率和氯离子扩散系数随龄期的变化规律，分析建立矿物掺和料混凝土的电阻率和氯离子扩散系数间的相关定量关

5、系1 试验方案1.1 试验原材料水泥：天瑞集团郑州水泥股份有限公司生产的 PO 42.5级普通硅酸盐水泥，比表面积 367 m2/kg.细骨料：焦作产天然中砂，细度模数 2.9，表观密度 2 691 kg/m3；人工机制砂：细度模数2.8，表观密度 2 680 kg/m3，石粉含量 12%.粗骨料：新密产粒径 525 mm 连续级配碎石和米石，表观密度 2 708 kg/m3.粉煤灰：洛阳首龙粉煤灰厂生产的 F类级粉煤灰，细度 18%.矿渣粉：焦作市丹阳水泥有限公司生产的 S 95级磨细矿渣粉，比表面积 409 m2/kg.外加剂：河南新星建材有限公司生产的脂肪族系高效减水剂，减水率 18%.

6、水：自来水.1.2 混凝土配合比依据普通混凝土配合比设计规程 12，各强度等级混凝土的配合比材料如表 1所示.1.3 试验内容每强度等级所需试件组数及试验检测内容如表 2所示.（1）混凝土电阻率的测试采用基于 Wenner法 13的 4电极电阻率测定仪，其工作原理如图 1所示.混凝土电阻率 可通过式（ 1）得出. (1)2VaI式中： 为探头间电位差； 为探头间通过的可变电流； 为探头间距.表 1 混凝土配合比Tab. 1 Mix proportion of concrete kgm-3细骨料 粗骨料强度等级 水 水泥细砂 机制砂 碎石 米石 粉煤灰 矿渣粉 减水剂C20 175 230 25

7、0 546 879 150 150 5.0C30 175 280 250 516 1038 135 7.0收稿日期：2013-05-01；修订日期：2013-06-29基金项目：国家杰出青年科学基金资助项目(50925829)；国家自然科学基金资助项目 (51078334)作者简介：赵卓(1970 )，男，河南郑州人，郑州大学教授，博士，主要从事工程结构研究， E-mail:zzhuo_.Comment U15: 表格在文中的位置：应随文给出，先见文字，后见表格，同时给出中英文标题.英文和数字用Times New Roman.单栏内的表格，其宽度限 25汉字在（或 48字符）.表示量值的表格宜

8、用“三线表”. 三线表的第一行作为表头.表头中，变量名称符号和单位之间用“/”分开，例如：质量m/g，变量的符号用斜体，单位用正体.表格内同一个量的有效数字要一致，不足补零.Comment U16: 插图应随文给出，先见文字，后见插图，即放在引用该插图的文字自然段之后，同时给出中英文图题并且图中曲线用黑粗线.图线应做到主、辅线分明：轮廓线、框线、曲线用粗线（0.8 p，或 0.3 mm）；尺寸线、指引线、坐标轴用细线（0.4 p，或 0.15 mm）即图中曲线粗细是刻度线的两倍 .刻度均标注在内侧，有刻度需要标出标值.给出横纵坐标 的变量名称符号和单位.变量和单位之间用“/”分开，例如：质量

9、m/g，变量的符号用斜体，单位用正体，纵横坐标用中文.特别注意：文中的图不能用截图，不能借用其他文章中现成的图，如果图是软件生成的，也不能用截图，需提供原始软件生成图，如可能，需在附件中上传原始数据。2表 2 混凝土试验项目及检测内容Tab. 2 Test content of concrete试验项目 每强度等级试件组数 试件类型 检测内容混凝土电阻率测定 5 150 mm150 mm150 mm 电阻率混凝土抗压试验 5 150 mm150 mm150 mm 立方体抗压强度混凝土抗氯离子渗透试验 3 100 mm50 mm 氯离子扩散系数（2）混凝土立方体抗压强度试验按照普通混凝土力学性能

10、试验方法标准 14测试.（3）混凝土抗氯离子渗透试验按照公路工程混凝土结构防腐技术规范 15采用 RCM法测试.图 1 混凝土电阻率检测Fig.1 Measurement of concrete resistivity2 分析与讨论2.1 试验结果不同强度等级和龄期混凝土的电阻率、立方体抗压强度、氯离子扩散系数试验结果如表 3所示.2.2 电阻率随龄期的变化电阻率随龄期的变化曲线，如图 2所示.由图 2可知，不同强度等级混凝土的电阻率均随龄期的增长而增加. 由于混凝土可以看作是固相和液相两相组成的复合材料，液相是由不同离子组成的导电相，而固相则可以看成是非导电相.随着水化反应的进行，混凝土内部

11、不断致密，孔隙率越来越小，充满液相的导电空间越来越少，所以导电能力随时间而下降，即电阻率曲线随龄期而上升.0 14 28 42 56 70 8401530456075子子/d子子子/(k子cm)C20C30C40C50图 2 电阻率的时变曲线Fig.2 Time-varying curve of concrete resistivity分析可知，在整个龄期变化过程中，C40 混凝土的电阻率基本均大于 C50混凝土的电阻率.这是由于 C50混凝土为单掺，仅掺加矿渣粉而未掺加粉煤灰，C40 混凝土则采用粉煤灰和矿渣粉双掺.混凝土电阻率的测定结果表明矿物掺和料的双掺在提高混凝土电阻率方面优于单掺,且

12、在后期体现的更加明显，这与粉煤灰的火山灰效应有关.随龄期的增长,粉煤灰与 Ca(OH)2二次反应的持续进行，反应产物填充孔隙或堵塞贯通的毛细孔通道，使水泥粉煤灰浆体的孔径细化、孔隙曲折度增加、连通的孔隙减少，改善了混凝土的孔结构和浆体集料界面区的微观结构.2.3 氯离子扩散系数随龄期的变化氯离子扩散系数随龄期的变化曲线如图 3所示.表 3 试验结果Tab. 3 Test results电阻率/(kcm) 立方体抗压强度 /MPa 氯离子扩散系数/(10 -12m2s-1)强度等级7 d 14 d 28 d 56 d 84 d 7 d 14 d 28 d 56 d 84 d 28 d 56 d

13、84 dC20 6.3 7.4 10.9 23.6 41.0 16.9 19.6 23.4 27.9 30.3 17.7 7.45 4.78C30 8.1 16.6 29.2 40.3 69.9 24 32.6 38.2 41.8 45 6.57 4.05 2.48C40 8.8 15.6 23.5 45.5 69.5 34.4 43.2 46.5 51.7 51.6 6.99 3.14 1.68C50 9.0 13.9 21.4 35.2 52.1 40.3 46.6 52.2 59.7 61.9 6.82 2.35 2.11Comment U17: 文中出现的变量符号、一般函数符号（2 个

14、英文字母以下（含） ）统一用斜体，矢量(向量 )、矩阵、张量的符号使用黑斜体.使用正体的情况有：国际标准单位（SI）词头和量单位、从文字转化的角标、阿拉伯数字、叙述性文字、化学元素符号、缩略语、仪器的规格型号、自然对数的底 e、圆周率 、复数的虚部 i 或 j、矩阵转置号 T、微分号 d、偏微分号、连加号、对数号（lg、 ln、lb）、及 sin、tan 、lim、min、max 等.314 28 42 56 70 84048121620子子/d子子子子子子子/(10-12m2子s-1)C20C30C40C50图 3 氯离子扩散系数时变曲线Fig.3 Time-varying curve of

15、 chloride diffusion coefficient由图 3可知，不同强度等级混凝土的氯离子扩散系数均随龄期的增长而下降.84 d龄期时，C50混凝土的氯离子扩散系数大于 C40混凝土的氯离子扩散系数，说明矿物掺和料的双掺效果在提高混凝土的抗渗性能方面优于单掺，且在后期发展中体现的更加明显.矿物掺和料的复掺，提高了混凝土的抗渗性能，也即提高了混凝土阻碍氯离子渗透扩散的能力.另外，粉煤灰的物理吸附和二次水化产物的物理化学吸附固化,也有助于降低氯离子在混凝土中的渗透深度.2.4 电阻率与氯离子扩散系数间的相关关系对于多孔类材料如混凝土，可采用能斯特爱因斯坦方程来反映氯离子扩散系数与材料电

16、阻率之间的关系 16，如式（2）所示. （2）2iitRTDcZFg式中: Di为离子 i的扩散系数；R 为气体常数；T为绝对温度；Z 为离子化合价；F 为法拉第常数；ti为离子 i的迁移数；r i为离子 i的活度系数；c i为离子 i的在孔隙水中的浓度； 为材料电阻率.对于在一定温度和湿度条件下的特定混凝土，式（2）可简化为 17. （3）1k式中:D 为氯离子扩散系数； k为常量； 为混凝土电阻率.综合考虑不同强度等级混凝土 28 d、56 d和84 d的电阻率与氯离子扩散系数，可得混凝土电阻率与氯离子扩散系数间的回归关系如图 4所示.混凝土电导率（即电阻率的倒数）与氯离子扩散系数间的相关

17、关系如图 5所示.图 4 电阻率与氯离子扩散系数间的回归关系Fig.4 Regression relationship between chloride diffusion coefficient and resistivity图 5 电导率与氯离子扩散系数间的回归关系Fig. 5 Regression relationship between chloride diffusion coefficient and conductivity由图 4和图 5可知，氯离子扩散系数随电阻率的增大而下降，并呈良好的倒数回归关系.氯离子扩散系数随电导率的增加而增加，并呈良好的线性相关关系.与氯离子扩散系数

18、的测试相比，混凝土电阻率的测试是无损试验，所以在施工过程中，可采用预先确定的基于实际混凝土类型的电阻率与氯离子扩散系数间的相关关系标定曲线，通过定期测试混凝土的电阻率，来间接反映混凝土的氯离子扩散系数，并进一步确定混凝土的抗渗性能.3 结论（1）混凝土电阻率随龄期的增长而增加，氯离子扩散系数随龄期的增长而下降.在提高混凝土电化学性能和抗渗性能方面，矿物掺合料的双掺效果优于单掺.（2）氯离子扩散系数随电阻率的增大而下降，并呈良好的倒数回归关系，符合能斯特爱因斯坦方程.氯离子扩散系数随电导率的增加而增加，Comment U18: 检查文献是否与正文标注对应，并且依次出现Comment U19: 3

19、组数字分别表示2008年第 36卷第 3期. 只有期没有卷时，如 2008年第三期写作2008（3）：起止页.Comment U20: 英文文章篇名除首字母大写外，其他字母小写；期刊名除首字母大写外，其他字母小写，如果是缩写，不加缩略点，并且首字母大写。Comment U21: 外国作者采用姓前、名后，姓全大写，名缩写，不加缩略点，但英文原稿中通常是名在前，姓在后，请作者分清姓名，通常对调名和姓后再按我刊要求修改，多于三人时只保留到第三人名，后面用 “，et al”. 中国人名也同样，姓大写，名字缩写。例如：Wang Xiangdong 应为 WANG X DComment LU22: 作者.

20、 文题 J. 刊名, 年, 卷（期）: 起始页码终止页码.Comment U23: 著作标志.Comment U24: 具体格式为： 作者.析出文献题名C/原文献题名.出版地（或会议地）：出版者，出版年.起止页码.此条请作者注意，通常标注比较乱，请按此要求规范.参考文献未尽事宜请参照 GB/T7714-2015信息与文献 参考文献著录规则Comment U25: 英文题目实词首字母大写.Comment U26: 作者姓全大写，名字第一个字母大写.Comment U27: 作者英文单位每个单词首字母大写，不要省份Comment U28: 关键词全部用小写，每个词之间用分号隔开.4并呈良好的线性相

21、关关系.（3）在实际工程中，可依据两者间的回归关系直接测定混凝土电阻率来反映氯离子扩散系数，为现场评定混凝土的耐久性提供了参考依据.参考文献1 王雪芳,郑建岚,罗素蓉. 矿物掺合料对混凝土电阻率的影响J. 福州大学学报：自然科学版 , 2008, 36(3):408-412.2 李化建 ,谢永江 ,易忠来,等.混凝土电阻率的研究进展 J. 混凝土, 2011 (6):35-40.3 RAIF B A, BEKIR T L. Influence of fly ash on corrosion resistance and chloride ion permeability of concrete

22、J. Construction and building materials, 2012, 31: 258-264.4 谢友均,马昆林,龙广成,等. 矿物掺合料对混凝土中氯离子渗透性的影响J. 硅酸盐学报, 2006, 34(11): 1345-1350.5 赵卓,蒋晓东. 受腐蚀混凝土结构耐久性检测诊断 M.郑州: 黄河水利出版社, 2006.6 董素芬,黄智德. 混凝土抗氯离子渗透性快速测试方法的现状及展望J. 混凝土, 2010 (6): 131-133.7 董晓强,白晓红,吴植安,等. 电阻率技术在混凝土钢筋锈蚀测试中的应用研究J. 混凝土 , 2007 (9):9-12.8 赵卓,张

23、敏,曾力. 受氯离子侵蚀钢筋混凝土结构的耐久性检测诊断J. 郑州大学学报 :工学版，2006, 27(3): 30-33.9 李美利,徐姗姗,钱觉时,等. 电阻率法用于高性能混凝土养护程度的评价J. 郑州大学学报：工学版, 2009，30(1): 106-110.10 SEMION Z, KONSTANTIN K. Effect of internal curing on durability-related properties of high performance concrete J. Cement and concrete research, 2012, 42(1): 20-26.1

24、1 魏小胜,夏玉英 ,王延伟. 用电阻率法评定混凝土的氯离子渗透J. 华中科技大学学报( 城市科学版 ), 2008, 25(2): 19-22.12 中国建筑科学研究院 .普通混凝土配合比设计规程：JGJ552011S.北京：中国建筑工业出版社，2011.13 赵卓 ,赵军.工程结构耐久性 M. 北京：中国电力出版社, 2012.14 中国建筑科学研究院 . GB/T 500812002 普通混凝土力学性能试验方法标准S. 北京: 中国建筑工业出版社, 2003.15 长沙理工大学 ,清华大学.公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范：JTG/T B07-012006S.北京:人民交通出版社,200

25、6.16 PERER W A, JULIO D P. Physical chemistryM. Oxford：Oxford University Press, 2006.17 GJORV O E.严酷环境下混凝土结构的耐久性设计M . 赵铁军，译.北京:中国建材工业出版社.2010.补充一条会议论文格式：GIROOU E M Computer algebra in scientific computing: CASC 2000C/Proceedings of the third workshop on computer algebra in scientific computing. Berl

26、in:Springer，2000：99-101 Correlation Test Between Concrete Resistivity and Chloride Diffusion CoefficientZHAO Zhuo, ZENG Li, WANG Dongwei（School of Civil Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China）Abstract: Resistivity measurement, resistance to chloride penetration and cube crushing

27、strength of mineral admixture concrete is tested to analysis the variation of resistivity and chloride diffusion coefficient with age and the regression relationship between resistivity and chloride diffusion coefficient. Test results show that concrete resistivity increased with the increase of con

28、crete age and chloride diffusion coefficient decreased with the increase of concrete age. The effect of double mixing mineral admixture is better than that of single mixing. Chloride diffusion coefficient increased with the decrease of concrete resistivity and has a good inverse regression relationship with each other.Keywords: concrete; permeability; chloride diffusion coefficient; durability index; correlation