混凝土中氯离子含量的控制指标分析

混凝土中氯离子含量的控制指标分析

氯盐对钢筋混凝土结构的破坏有两种。首先，外部环境（如海水）中的氯离子渗透到混凝土中的空隙，导致钢筋腐蚀。另一方面，在混凝土生产过程中，由于混凝土原料中含有一定的可溶性氯盐，因此生产混凝土中含有一定的氯离子。这种氯离子不需要经过长期渗透，而是到达钢筋的表面，使钢筋更快地腐蚀。应该说混凝土中含有的氯离子对钢筋的锈蚀作用更快更直接,对钢筋混凝土结构的危害更大,但是生产混凝土用的原材料不可避免地存在可溶性氯盐,也就是说生产的混凝土不可能不含氯离子。为了避免在生产混凝土时引入更多的氯离子,在混凝土原材料及有关混凝土标准规范中都提出了氯离子含量的控制指标。但是不同的标准、规范中对氯离子含量的指标规定得不完全相同、环境作用描述不完全相同。在此,对混凝土原材料、混凝土产品及结构设计标准和规范中提出的指标存在不同的看法,主要有以下几点。1应该讨论的问题是标准中的问题1.1组成混凝土的原料中的氯离子含量组成混凝土的原材料有水泥、粉煤灰、矿渣粉、砂、石、外加剂、水等。但是在《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596-2005中的粉煤灰和《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52-2006中的石子未规定氯离子含量的控制指标,难道粉煤灰和石子中不含氯。《混凝土外加剂》GB8076-2008中对氯离子含量的控制指标是不超过生产厂的控制值,那么生产厂的控制值是多少呢?如果需要由组成混凝土原材料中的氯离子含量来估算混凝土中氯离子含量,就需要对组成混凝土的所有原材料中的氯离子含量进行实测。同时为了确保混凝土中的氯离子含量不超标,就需要对组成混凝土的所有原材料中的氯离子含量进行规定。1.2目前的混凝土采用中，对氯离子含量的控制指标并不一致1.3配合比及环境作用等级在《预拌混凝土》GB14902-2003、《混凝土质量控制标准》GB50164-2011和《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011,见表1。在《混凝土结构耐久性设计规范》GB50476-2008和《混凝土结构设计规范》GB50010-2010中的环境作用等级及相应氯离子含量指标也不完全相同,见表2。在进行混凝土耐久性设计时应该参照哪个标准呢?1.4混凝土中的氯离子含量不同强度等级的混凝土其胶凝材料的总量是不同的,混凝土强度等级从C20到C60,混凝土中胶凝材料用量在不断增大,而混凝土中的氯离子来自于砂、石、水泥、矿渣粉、粉煤灰、外加剂和水。这样对于采用相同来源的原材料,而混凝土强度等级不同时,由于不同强度等级的胶凝材料总量的不同,相对于胶凝材料总量的氯离子含量会随着混凝土强度等级的提高而降低;反过来说,如果混凝土结构的环境作用等级是Ⅰ类,混凝土中的氯离子含量应许≤0.3%,则C20中应许的最大氯离子含量的绝对值要远远小于C60混凝土。另一方面,引起钢筋锈蚀的主要是液相中的氯离子,所以标准和规范中应该采用绝对量指标,即应许引入的氯离子不超过多少千克,或采用占混凝土重量的百分数。例1,设混凝土用砂的氯离子含量为0.06%(JGJ52-2006中钢筋混凝土的控制指标),水泥的氯离子含量为0.06%(GB175-2007控制指标),其他材料中的氯离子含量为0.00%。则混凝土中的氯离子含量计算结果,见表3。表3计算结果得出,相对于胶凝材料总量的氯离子含量百分数C20中的氯离子含量远大于C60中的氯离子含量;混凝土强度等级的不同,对相对于混凝土总重的氯离子含量影响很小。例2,某工程的环境作用等级为Ⅰ,按《混凝土结构设计规范》GB50010-2010要求,应许混凝土中的氯离子含量≤0.3%(占胶凝材料总量的质量百分数),各种混凝土的配合比同表3,则单方混凝土应许的氯离子绝对值计算结果,见表4。从表4得出,C60混凝土中氯离子含量的绝对值最大值(指标)比C20高出很多,这时如果按照C60混凝土中应许的氯离子含量,反算到组成混凝土的原材料中的氯离子含量,有可能会超过相应材料标准规定的要求。在编制混凝土标准和规范时要综合考虑组成混凝土的原材料对氯离子含量的控制指标。1.5混凝土材料中的氯离子含量《预拌混凝土》GB14902-2003、《混凝土质量控制标准》GB50164-2011、《混凝土耐久性设计规范》GB50476-2008、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010和《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011中的氯离子含量采用占胶凝材料总量的%(质量比),而《建筑结构检测技术标准》GB/T50344-2004附录C中测定的氯离子含量是相当于混凝土试样重量的氯离子含量。两者不完全相同,在对混凝土结构中的氯离子含量进行检测时并不知道混凝土的配合比,因此采用“占混凝土重量的百分比”表示混凝土中的氯离子含量更加符合实际情况。2干砂制样过程会造成氯离子含量的损失1.2.1《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52-2006对砂中氯离子含量的控制指标为强制性条文,规定如下:(1)对于钢筋混凝土用砂,其氯离子含量不得大于0.06%(以干砂的质量百分率计);(2)对于预应力混凝土用砂,其氯离子含量不得大于0.02%(以干砂的质量百分率计)。1.2.2《海砂混凝土应用技术规范》JGJ206-2010中对用于混凝土中的海砂进行了如下规定:(1)海砂不得用于预应力混凝土;(2)海砂质量检验的试验方法应符合现行行业标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52的规定,水溶性氯离子含量≤0.03%。1.2.3JGJ52-2006和JGJ206-2010中的对氯离子含量的控制指标不一样的原因是:JGJ206-2010标准编制小组(1)参照了日本和台湾地区的混凝土用砂的规定,(2)氯离子含量检测方法采用了JGJ52-2006中的检测方法,方法中采用的是干砂样。通过试验发现,同样的砂样,湿砂制样测定的氯离子含量比干砂制样的要高20%~30%以上。而且,无论是海砂原砂还是淡化海砂,无论是试验室取样还是海砂净化生产线现场取样,这一规律都明显存在。其主要原因是干砂制样过程会造成氯离子的损失。这种解释不尽合理,理由是:(1)JGJ206-2010条文解释中的湿砂制样和干砂制样测得的结果不同,这种情况同样适用于JGJ52-2006,(2)干砂制样过程中会造成氯离子含量的损失,这种观念不完全准确,含水的砂在烘干过程中水中的氯离子会析晶到砂子的表面,而不是在干燥过程中被蒸发掉了。2.1《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596-2005、《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52-2006中的石子和《混凝土外加剂》GB8076-2008等标准修订时要增加氯离子含量的控制指标。2.2《预拌混凝土》GB14902-2003、《混凝土质量控制标准》GB50164-2011、《混凝土耐久性设计规范》GB50476-2008、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010和《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011等修订时标准中的环境作用类别和具体指标值要统一。2.3《预拌混凝土》GB14902-2003、《混凝土质量控制标准》GB50164-2011、《混凝土耐久性设计规范》GB50476-200