一种基于水胶比监测的混凝土抗氯离子渗透性超前预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于水胶比监测的混凝土抗氯离子渗透性超前预测方法，属于混 凝土耐久性质量控制技术领域。 技术背景
[0002] 处于侵蚀环境下的混凝土结构，混凝土的耐久性关键参数--混凝土氯离子扩散 系数必须满足规范或设计控制指标的要求，否则混凝土结构难以达到设计使用寿命。在实 际施工过程中，混凝土施工质量控制应该落实到耐久性设计指标上，从而保障工程建设品 质和寿命。混凝土氯离子扩散系数与原材料性能、材料组成以及养护过程等因素有关，其中 材料组成中的水胶比是影响混凝土氯离子扩散的最主要因素之一。通常情况下，在其他配 合比参数不变时，混凝土的氯离子扩散系数随水胶比的上升而提高。
[0003] 在工程施工过程中，由于受到天气变化、计量偏差等因素的影响，混凝土中的骨料 等含水率波动较大，导致现场拌合混凝土的水胶比发生波动，并造成混凝土抗氯离子渗透 性等耐久性参数产生差异，混凝土结构的耐久性质量难以保障满足设计要求。在现行施工 规范中，如《水运工程混凝土质量控制标准》(JTS202-2-2011)和《铁路混凝土工程施工技术 指南》（TZ201-2005)，硬化混凝土耐久性质量控制是通过测试混凝土施工过程中留置试件 的28d或56d氯离子扩散系数来进行的。现有混凝土耐久性质量控制过程与工程施工同时 进行，一旦留置试件的耐久性指标测试结果未达到规范或设计要求，相应的补救措施有限， 可能造成较大的经济损失。因此，现行的混凝土耐久性质量控制方法具有一定的滞后性，不 能完全满足混凝土工程施工质量控制需求。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是弥补现有技术的不足，提出一种基于新拌混凝土水胶比监测的混 凝土抗氯离子渗透性超前预测方法。
[0005] 为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：
[0006] (1)针对现场混凝土构件设计配合比，保持原材料及配合比中胶凝材料、碎石、减 水剂用量不变，并保持拌合用水和砂的质量和不变，改变水和砂的质量比例以制备不同水 胶比的混凝土试验试件，并测试混凝土试验试件的实际水胶比值以获得实测水胶比；
[0007] (2)分别测试不同水胶比的混凝土试验试件的28d和56d的氯离子扩散系数；
[0008] (3)根据步骤（1)的实测水胶比及步骤（2)测得的氯离子扩散系数，分别拟合该混 凝土构件基于固定的原材料及配合比中胶凝材料、碎石、减水剂用量情况下不同实测水胶 比下与混凝土 28d和/或56d龄期时氯离子扩散系数之间的特征关系曲线；
[0009] (4)在该混凝土构件施工过程中，测试现场新拌混凝土的水胶比，依托步骤（3)中 的特征关系曲线，计算该现场新拌混凝土 28d和56d龄期时的氯离子扩散系数以获得氯离 子扩散系数预测值；
[0010] (5)将所述氯离子扩散系数预测值与规范或设计要求中规定的控制值进行比较， 判断该混凝土抗氯离子渗透性是否达到规范或设计要求。
[0011] 本发明针对混凝土实际施工过程中水胶比易发生波动而影响混凝土结构耐久性 的问题，利用混凝土氯离子扩散系数与水胶比之间良好的相关性，建立新拌混凝土测试水 胶比与硬化混凝土氯离子扩散系数之间的特征关系曲线；在施工过程中，对出机混凝土水 胶比进行测试，并采用上述特征关系曲线计算硬化混凝土氯离子扩散系数，在混凝土现场 浇筑前即得到氯离子扩散系数的预测值，在考虑测试和预测偏差的情况下，判断该混凝土 抗氯离子渗透性是否达到规范或设计要求，并为现场混凝土耐久性质量控制提供依据。与 现行现场混凝土抗氯离子渗透性测试方法相比，本发明的特点在于：（1)本方法是在现场 混凝土浇筑前根据出机混凝土的水胶比测试结果预测硬化混凝土的抗氯离子渗透性，对抗 氯离子渗透性指标不满足规范或设计要求的混凝土可及时进行调整，为现场混凝土耐久性 质量超前控制提供依据，可避免传统耐久性质量控制方法的滞后性所带来的潜在经济损 失；(2)本方法根据现场出机混凝土水胶比测试结果和拟合的特征关系曲线推算硬化混凝 土氯离子扩散系数，不需要成型混凝土"快速氯离子迁移系数法"试验试件进行氯离子扩散 系数测试，耐久性质量控制省时、省力；（3)本方法是基于混凝土组成、结构与性能之间存 在内在关系的原理，经多项研究论证，对于相同混凝土原材料，混凝土水胶比与氯离子扩散 系数具有良好相关性，本发明具有良好的理论基础。
【附图说明】
[0012] 图1是本发明基于某一工程实例而测定的混凝土测试水胶比与硬化混凝土氯离 子扩散系数的特征关系图。
【具体实施方式】
[0013] 本发明涉及的基于水胶比监测的混凝土抗氯离子渗透性超前预测方法，包括以下 几个步骤：
[0014] (1)针对现场混凝土构件设计配合比，保持原材料及配合比中胶凝材料、碎石、减 水剂用量不变，并保持拌合用水和砂的质量和不变，改变水和砂的质量比例以制备不同水 胶比的混凝土试验试件，并测试混凝土试验试件的实际水胶比值以获得实测水胶比；
[0015] (2)将所制备的不同水胶比的系列混凝土试验试件，按照国家标准《普通混凝土长 期性能和耐久性试验方法标准》（GB/T50082-2009)中"快速氯离子迁移系数法"中的规定， 测试混凝土 28d和56d氯离子扩散系数；
[0016] (3)根据步骤（1)的实测水胶比及其对应的步骤⑵中混凝土试件在28d和56d龄 期时测得的氯离子扩散系数，分别拟合该混凝土构件基于所用混凝土原材料及配合比的情 况下，实测水胶比与混凝土 28d和56d龄期时氯离子扩散系数之间的两条特征关系曲线；
[0017] (4)在施工过程中，针对现场出机混凝土，测试现场新拌混凝土水胶比，依托步骤 (3)中的上述特征关系曲线，分别计算该新拌混凝土28d和56d龄期时的氯离子扩散系数以 获得氯离子扩散系数预测值；
[0018] (5)将混凝土氯离子扩散系数预测值与规范或设计要求中规定的控制值进行比 较，判断该混凝土抗氯离子渗透性是否达到规范或设计要求，并为现场混凝土耐久性质量 控制提供依据。
[0019] 本发明的测试基本原理为混凝土水胶比与氯离子扩散系数相关理论。当混凝土的 原材料及配合比中其他参数固定时，在相同养护条件下，水胶比