如何检验硬化混凝土中的氯离子?
混凝土中氯离子含量过大会增加混凝土中钢筋锈蚀的危险,研究混凝土结构中氯离子梯度(随深度变化的氯离子含量)和碱的梯度,可区别钢筋锈蚀引起的混凝土破坏和ASR引起的混凝土破坏。
在国家“九五”科技攻关项目中,对北京西直门立交桥破坏原因进行了分析。由于受地质条件、气候条件、原材料条件和施工等因素的影响,旧桥建成使用一段时间以后,桥的主梁、盖梁、立柱、桥面、挡墙、护栏等部位都会有不一样程度的开裂,有些部位混凝土表面起砂、露石;有些部位混凝土保护层已剥落、露筋,多处发生开裂破坏;有些部位混凝土表面严重泛白,影响了桥的外观。对西直门旧桥桥面和桥基钻取的芯样进行了分析。对西直门旧桥东南引桥桥面和桥基上钻取的3个芯样进行了K2O、Na2O、C1-含量测试。制样时沿芯样长度方向每隔1cm长度画线,在画线处切断芯样,剔掉粒径大于0.5cm的集料颗粒,再把每个薄片研磨成粉料样品单独进行分析,得到不一样深度处的混凝土中Na2Oeq%和CI-的含量(砂浆质量的百分比),样品数量为42个,结果如图3-19~图3-21所示。
从图中结果来看,芯样的C1-浓度结果均显示出明显的梯度分布:表面的氯离子浓度分别是0.15%、0.094%和0.15%。距离表面1cm处的氯离子浓度骤增,分别为0.30%、0.18%和0.78%,随着离开表面距离的增加,氯离子浓度又开始逐渐减少,减少到0.1%左右。即距离表面1~2cm处混凝土的氯离子含量为最高值。据查证,北京市在20世纪80年代每年除冰盐的撒放量为400~600t,主要用于长安街和北京市的城市立交桥,因此,西直门旧桥混凝土中的C1主要来自除冰盐NaCl。硬化的水泥石有如带正电的渗透膜,NaCl中的C1迅速向混凝土中渗透,逐步到达钢筋混凝土的保护层终点处。
经估算上述芯样钢筋附近(约距离表面2.5cm)混凝土的氯离子含量约为水泥重量的0.6%。当氯离子超过最高限值后,氯离子就渗入钢筋的钝化膜,使钢筋钝化膜失稳,钢筋表面逐渐锈蚀,锈蚀产物体积膨胀,导致顺筋开裂,保护层脱落。混凝土表面受雨水冲刷,部分氯离子溶解在雨水中流失,所以表面处的氯离子含量略低于内部1~2cm处的氯离子含量。通过对西直门旧桥混凝土芯样的全面检测分析,确定除冰盐引起的钢筋锈蚀对该桥混凝土破坏起到了主要作用。