混凝土中鋼筋表面含水率預(yù)計(jì)模型

毛燕紅，宋全偉

（1.江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 徐州 221116；2.江蘇路泰建設(shè)集團(tuán)有限公司，江蘇 徐州 221116）

混凝土中鋼筋表面含水率預(yù)計(jì)模型

毛燕紅1，宋全偉2

（1.江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 徐州 221116；2.江蘇路泰建設(shè)集團(tuán)有限公司，江蘇 徐州 221116）

混凝土中水的存在為氯離子的滲入、混凝土的凍融和碳化提供了便利，促成了鋼筋的腐蝕。為獲得混凝土內(nèi)鋼筋表面的含水率預(yù)計(jì)模型。文章研究了混凝土中的水，包括拌合水、水化水、泌出水、養(yǎng)護(hù)水，通過理論推導(dǎo)獲得了不同環(huán)境條件下鋼筋表面含水率的預(yù)計(jì)模型，為建立混凝土中的鋼筋腐蝕速率模型提供了依據(jù)。

理論推導(dǎo)；含水率；預(yù)計(jì)模型

1 緒論

水是混凝土組成中必不可少的材料之一，在混凝土中起著重要的作用，例如：提供混凝土拌合物澆注時(shí)的和易性，是混凝土中水泥水化所必須的成分。水對(duì)混凝土的性能有著重要影響，混凝土澆注后表面的泌出水對(duì)混凝土性能的影響有利有弊；水灰比決定著混凝土的強(qiáng)度；一些有害離子（如氯離子）是通過水向混凝土中滲入而進(jìn)入混凝土中并對(duì)混凝土的性能產(chǎn)生不良影響，且有可能導(dǎo)致混凝土中的鋼筋生銹；飽和水使混凝土在受冰凍時(shí)水結(jié)冰對(duì)混凝土產(chǎn)生膨脹壓，使混凝土產(chǎn)生凍融損害，水的存在使混凝土更容易碳化，也使得混凝土中的堿骨料反應(yīng)得以持續(xù)進(jìn)行[1]。本文通過對(duì)混凝土中鋼筋表面含水率預(yù)計(jì)，可以為混凝土中的鋼筋腐蝕速率模型提供基本依據(jù)。

2 混凝土里的水

2.1 拌合水

顯然，沒有拌合水則無法配制混凝土，關(guān)于拌合水首先要考慮的是水的質(zhì)量，自來水或可飲用水是符合要求的。含有雜質(zhì)的水可能會(huì)對(duì)混凝土的某些性能，例如凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度增長(zhǎng)、顏色和耐久性能產(chǎn)生影響。

2.2 水化水

混凝土拌合后水泥和水發(fā)生水化反應(yīng)并形成不同的水化產(chǎn)物。各種水化產(chǎn)物中都含有水，但并不是以同樣的形態(tài)存在。有些水是化學(xué)結(jié)合的，即成為水化產(chǎn)物的一部分，有些水則以凝膠態(tài)吸附在水化產(chǎn)物的界面上。

在拌合物中并不是所有空間都充滿固態(tài)的水化產(chǎn)物（固態(tài)一詞包含有凝膠水），有大量的空間形成毛細(xì)孔隙，其中充滿游離水。游離水可以很容易地排出和重新填充。毛細(xì)孔中必須存在一些水以使得該處未水化的水泥顆粒繼續(xù)水化。

2.3 泌出水

混凝土中除了各種形態(tài)的水化水以外，可能還有泌出水。表面看來泌出水是從混凝土中向上浮出，但實(shí)際上是比水重的固體顆粒因重力作用而下沉而使水上浮。泌出水達(dá)到混凝土的表面會(huì)蒸發(fā)，泌出水的蒸發(fā)速度和其泌出速度影響塑性收縮和塑性收縮開裂。如果泌出水被裹覆在骨料顆粒下面，則可能形成較大的孔洞，對(duì)混凝土的危害性極大。對(duì)于給定混凝土拌合物來說，泌水或多或少地與拌合物的某些性能有關(guān)，但泌水是否會(huì)裹覆在骨料下面則取決于骨料的形狀，在同等粒徑的情況下，針片狀顆粒更容易截?cái)嗨蛏系拿诔鐾贰?/p>

泌出水達(dá)到混凝土的表面并蒸發(fā)，能降低表面混凝土的溫度，這在炎熱季節(jié)是很有利的，當(dāng)混凝土的溫度影響混凝土的長(zhǎng)期強(qiáng)度增長(zhǎng)時(shí)尤其如此。

2.4 養(yǎng)護(hù)水

混凝土凝結(jié)硬化后其表面溫度也會(huì)受到養(yǎng)護(hù)水的影響。養(yǎng)護(hù)水蒸發(fā)時(shí)帶走表面混凝土中的熱量，這在炎熱季節(jié)也是有利的，但在寒冷季節(jié)可能會(huì)加劇混凝土的受凍[2]。

顯然，養(yǎng)護(hù)水和拌合水的要求不同。例如純凈水或去離子水可用于拌合混凝土，但用作養(yǎng)護(hù)混凝土則會(huì)侵蝕混凝土。相反，許多含有有機(jī)物的水會(huì)干擾水泥的水化，但是用于養(yǎng)護(hù)混凝土則是無害的。此外，養(yǎng)護(hù)水中不能含有會(huì)侵蝕混凝土或鋼筋的離子。因而，海水不能用于養(yǎng)護(hù)混凝土。

3 不同環(huán)境條件下鋼筋表面含水率預(yù)計(jì)模型

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)蔣建華[3]經(jīng)過試驗(yàn)，得出混凝土孔隙水飽和度與溫度、相對(duì)濕度的關(guān)系模型。

式中：S——混凝土孔隙水飽和度，其值為混凝土在任意狀態(tài)下的含水率與飽和含水率的比值

W/C——混凝土水灰比

t——混凝土溫度（℃）

RH——混凝土內(nèi)部相對(duì)濕度（%）

rw為混凝土含水率，為混凝土飽和含水率，從而得到混凝土含水率模型。

式中：S——混凝土孔隙水飽和度，其值為混凝土在任意狀態(tài)下的含水率與飽和含水率的比值

W/C——混凝土水灰比

t——混凝土溫度（℃）

RH——混凝土內(nèi)部相對(duì)濕度（%）

rw——混凝土含水率（%）

4 小結(jié)

②已經(jīng)給出的含水率模型沒有考慮到基于混凝土不同構(gòu)造位置的研究，可以繼續(xù)相關(guān)問題的研究。

[1]王金海.用水量對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響[J].施工技術(shù),2005(4).

[2]Ha M，Hiroshi M,Kyoji N.Infuence of grouting condition on crack and load-carrying capacity of post-tensioned concrete beam due to chloride-induced corrosion[J].Construction and Building Materials, 2007，21：1568-1575.

[3]蔣建華，袁迎曙.人工氣候環(huán)境下混凝土內(nèi)相對(duì)濕度響應(yīng)預(yù)測(cè)[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013(12).

[4]楊廣，呂成.含水量對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度影響的試驗(yàn)研究[J].江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012(1).

[5]紀(jì)愛民.混凝土及水泥制品中的水[J].混凝土與水泥制品，2012(6).

TU375

B

1007-7359（2016）06-0075-02

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.06.029

住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部軟科學(xué)研究項(xiàng)目（編號(hào)：2012-k2-35）。

毛燕紅（1977-），女，山西襄汾人，研究生；講師，主要從事混凝土耐久性方面的教學(xué)與研究工作。