电量综合法在鉴江供水枢纽工程中的应用
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摘要：沿海水利工程由于长期处于硫酸盐、氯盐等介质的环境中，受到海水或盐雾的侵蚀，混凝土保护层易开裂和脱落，所以对混凝土耐久性提出了很高要求。在鉴江供水枢纽工程中，为保证施工质量和使用年限，采用电量综合法作为评价混凝土耐久性的重要试验之一。本文介绍了电量综合法在鉴江供水枢纽工程中的应用以及试验相关技术，通过测定混凝土试件的6小时电通量值（库仑），从而快速评价混凝土抵抗氯离子渗透的能力。
关键词：混凝土耐久性 ；电量综合法；试验
中图分类号：U656.31+3文献标识码：A文章编号：
引言
目前国内外混凝土抗氯离子性能快速试验方法主要是电场法，通过测定混凝土的电量、电阻、电导或者在电场作用下的氯离子渗透深度，来评价混凝土的抗氯离子性能。其中最为常用的ASTMC1202 快速电量测定方法（简称电量法）和快速电迁移法（国内称RCM法）。从试验原理看，电量法和RCM法是类似的，只是试验参数和表征方法不同。电量法的优点是快速，但由于该法采用电量值表征混凝土抗氯离子渗透性，故难以用于混凝土耐久寿命的预测。华南理工大学建筑学院在电量法和RCM法的基础上，通过试验研究，提出了电量综合法，一方面将通电时间延长到18h，测定6h和18h的电量值，另外还测定通电18h后的氯离子渗透深度。
1、程概况
湛江鉴江供水枢纽工程是集供水、灌溉、蓄淡、挡潮、排洪、航运于一体的多功能枢纽工程，也是湛江钢铁基地的配套工程。工程位于湛江市坡头区与吴川市吴阳镇沙角漩，距离鉴江出海口1.7km。枢纽建筑物主要由拦河坝、船闸和两岸连接建筑物组成。闸坝总长1.822km，左侧布置船闸及低涌排涝渠。船闸与左岸、右汊拦河闸与右岸及左、右汊拦河闸之间均采用均质土坝连接。在闸底板、闸墩等部位中，根据各项技术要求，工程采用的混凝土配合比为C30，水胶比为0.45，胶凝材料360公斤，水泥为海螺牌P.O 42.5，且掺有高效缓凝减水剂FDN-440W、 JB-ZX阻锈剂和WG-G高效气密剂。
2、混凝土抗氯离子渗透性电量综合法介绍
2.1试验原理及目的
电量综合法是通过测量混凝土在60V直流恒电压下6h和 18h内通过的电量来快速地评价混凝土的抗氯离子渗透性能，并对通电 18h 后混凝土中氯离子渗透深度进行测定，从而评价混凝土的耐久性。它能快速测定并定量给出通过混凝土的电量值，是评价混凝土耐久性的重要试验。
2.2试验设备和化学试剂
2.2.1试验设备
鉴江供水枢纽工程用到的电量综合法试验仪器主要是SW-6D混凝土氯离子电通量测定仪（见图 1、图2和图3）SW-6智能混凝土真空保水机和装有测试软件的电脑等。
图3 电量综合法试验设备
2.2.2化学试剂
氯化钠溶液（称取30.0g氯化钠（化学纯），将其溶解于970.0g蒸馏水中，配置成3.0%的百分比溶液。溶液应事先配置，密封保存在温度为20~25℃环境中。）、氢氧化钠溶液（称取12.0g氢氧化钠（化学纯），用蒸馏水溶解后移入1000mL容量瓶中，并稀释至刻度，配置成0.3mol/L的溶液。溶液应事先配置，密封保存在温度为20~25℃环境中。）、硝酸银溶液（称取17.0g硝酸银（化学纯），用蒸馏水溶解后移入1000mL容量瓶中，并稀释至刻度，配置成0.3mol/L的溶液。溶液应事先配置，避光密封保存在温度为20~25℃环境中。）、 游标卡尺（精度0.1mm）、电吹风、超声波清洗器、切割机、磨平机和试块成型模具、温度计（精度0.2℃）、喷雾器（可喷洒硝酸银溶液）。
2.3 试验步骤
试验步骤主要是试件抽气饱水，然后装入外加电压池，加入一定浓度的NaCl溶液和NaOH溶液，用电测仪测试，最后电脑自动记录数据生成结果，试验流程图见图4。
图4 电量综合法试验流程图
2.3.1同骨料最大粒径的混凝土，采用不同尺寸的试样。
试件在试验室制作时，对于最大骨料粒径不大于 25mm、40mm 和 63mm 的混凝土，分别采用边长为 100mm、150mm 和 200mm 的立方体试模成型，一组三个。制作后立即用塑料薄膜覆盖，24 小时后拆模并放入标准养护室养护。到规定龄期的前 1 天取出试件，切除试件的表面层，从试件中部切取试样，并用磨平机或者水砂纸、细锉刀打磨光滑。试样制备时，应标明混凝土成型面的方向。
2.3.2试样安装前进行 120s 超声浴清洗，超声波清洗器事先需用室温饮用水冲洗干净。将清洗后的试样垂直码放于SW-6智能混凝土真空保水机真空室中，试样间留有空隙。密闭真空室并开动真空泵和气路开关，在真空表显示值小于-0.05MPa 的压力下保持 6h 后，断开气路，导入自来水至没过试件上表面 20mm 以上，关闭水路开关，再打开气路开关，抽真空至上述真空度并保持 2h。关闭真空泵和所有开关，继续保持试样浸泡于真空室的状态至 24h±2h（从开始抽真空时计）。
2.3.3将试样从水中取出，把多余的水抹去，并放置在密闭的盒子中或其它容器中，使试样保持在 95%或更高的湿度下，温度控制在20～25℃。用游标卡尺测量试样的直径和厚度并填入试验原始记录表。将四根带有垫片（光面接触有机玻璃夹具）的螺栓穿入有机玻璃夹具后水平放置，放好密封圈，然后将饱水后的混凝土试样置于夹具上（试样的成型面应朝向负极），之后将带有密封圈的另一夹具穿过螺栓，最后放置垫片，拧紧螺母。
2.3.4 将固定好的混凝土试样垂直放好（接线柱朝上），通过漏斗从夹具表面的孔中倒入自来水，检查不漏水后，将自来水倒出，之后按照标准要求，负极夹具中装入 NaCl 溶液，正极夹具中装入NaOH 溶液。接通测试仪的电源及夹具的正负极，将电压设定在 60±0.1 伏，记录初始电流读数和阳极电解液初始温度。在整个测试期间，夹具中都应充满溶液。
2.3.5 试验结束时，自动生成电子表格记录温度、电流及电通量值，关闭电源，断开连线，排除试验溶液，取出试样，将夹具完全浸入自来水中漂洗并吹干。试验数据填入试验原始记录表.
2.3.6试件取出后，用自来水将其表面冲洗干净，擦去表面多余水分，立即在压力试验机上从中劈成两半。在劈开的试件表面立即喷洒 AgNO3溶液，混凝土含氯离子部分则可在约 15 分钟后观察到白色硝酸银沉淀，不含氯离子部分一般显灰色。测量显色分界线离底面的距离，把测定值（精确到 0.1mm）填入原始记录表，计算所得的平均值即为显色深度。
2.3. 7其评定方法为：取同组三个试件，混凝土电量值和氯离子扩散深度为 3 个试样的算术平均值。当三个试件中有一个超过中间值15%时，则取中间值为该组试件电通量。当三个试件有两个超过中间值15%时，该次试验无效
2.4 试验报告
试验报告中需包含试样编号、试验龄期、骨料最大粒径、试样的尺寸、每个试件的初始电流、初始阳极溶液温度、最终电流、最终阳极溶液温度、6h 和 18h 电量值、18h 显色深度以及每组试件的电量值和显色深度代表值等信息。电量综合法的测试数据由电量值和氯离子渗透深度（可换算为氯离子扩散系数）组成。由于电量值是仪器测定，受人为影响小，而氯离子渗透深度由人工测定，人为因素影响大，故电量综合法以电量值为判定依据，以氯离子渗透深度为参考。
3、结语
电量综合法是混凝土工程重要的耐久性试验，有着广泛运用，但是它有一定的适用范围。对不同骨料最大粒径的混凝土了采用不同尺寸的试件及夹具，建立了适用于鉴江供水枢纽工程混凝土抗氯离子渗透性电量综合法。通过试验研究，得出相应的电量值，以保证混凝土的耐久性和抗氯离子渗透能力并提高了工程质量和使用年限。因此，我们需要认真了解和掌握该试验，并充分认识其适用范围，从而更好更合适地应用电量综合法试验评价混凝土的耐久性。
参考文献：
[ 1 ] 杨医博，梁松，莫海鸿，陈尤雯.。大粒径骨料混凝土抗氯离子侵入性能评价的电量综合法。水利学报2007年第S1期。
[ 2 ] 周贤文. 混凝土抗氯盐性能电量评价方法研究[D]. 华南理工大学硕士论文，2007.
[ 3 ] 《抗海水腐蚀混凝土应用技术导则》（DB44/T 566―2008）.