混凝土试件尺寸(cm)为10×10×10,成型时在向上一面的中心位置垂直插入直径8mm、长8cm的钢筋。钢筋的两端都埋入试件内,在钢筋的一端焊有绝缘铜线,绝缘铜线露在试件外的长度约为25cm。试件养护28天后在上下面和三个侧面涂环氧树脂封闭,保留一个侧面不涂。

　　2.2 混凝土试件在Ca(OH)2饱和溶液中的模拟试验

　　实验时,模拟地铁现场的工况,将混凝土试件和电极板放入盛有液体的容器内,试件的开放面与电极板平行,距离1cm。试验时接直流电,钢筋接正极,电极板接负极,测量直流条件下短时间内的电流电压关系。研究结果表明,混凝土在液体介质中的导电符合欧姆定律,其电阻与长期通电试验的结果相符,见表2。

　　试验结果可见,掺加矿渣和粉煤灰的D334、D335混凝土试件电阻值为D320基准混凝土试件的5倍,能够大大降低电流,减少腐蚀。

　　在Ca(OH)2饱和溶液中长期通电的模拟试验结果见表3。

　　混凝土试件在Ca(OH)2饱和溶液中通电腐蚀过程中电流较为平稳,仅有少量变化,当腐蚀累计电量达到一定数值,混凝土试件开裂前后,腐蚀电流明显变大。研究结果表明,由杂散电流腐蚀导致的混凝土开裂,其主要原因不是电流发热造成的温度差,而是由于钢筋腐蚀产物的膨胀所致。混凝土开裂与杂散电流的累积电量相关,在本次试验中,混凝土试件开裂时的腐蚀电量在2856～4952mAh范围以内。

　　结果表明,掺加矿渣微粉和粉煤灰的混凝土对减少地铁杂散电流的腐蚀是有效的。试验中,混凝土中掺加56%～65%的矿渣微粉和粉煤灰,可以将杂散电流的腐蚀,减少到同量级水胶比基准混凝土的1/5。

　　为进一步明确混凝土配合比与电阻的关系,在混凝土水胶比和胶凝材料总量相同条件下,以混凝土配合比中影响较大的水泥、粉煤灰、矿渣微粉的用量为自变量,电阻为函数,进行三元二次回归计算。回归计算公式如下:

　　Ω=-0.003C2-0.099F2-0.033K2-0.108CF

　　-0.134FK-0.036KC+12.22C+49.99F

　　+23. 54K-4204.84

　　式中,C、F、K分别表示混凝土中水泥、粉煤灰和矿渣微粉用量。

　　由计算公式可见,混凝土胶凝材料中水泥用量对提高混凝土电阻作用最小,矿渣微粉次之,粉煤灰作用最大。但考虑到混凝土的综合性能,水泥、粉煤灰和矿渣微粉具有合理掺量组合。

　　水胶比和胶凝材料总量相同条件下,混凝土水泥用量与试件电阻之关系计算检测结果见图1。

　　由计算结果并经试验验证,推算出合理的矿渣微粉、粉煤灰的掺加量,可使高性能混凝土抗地铁杂散电流腐蚀能力,比同量级的水胶比基准混凝土提高6～8倍。

　　2.3 混凝土试件在海水环境中的模拟试验

　　为检测钢筋混凝土在海水环境下抗地铁杂散电流腐蚀性能,进行了在3.5%NaCl溶液中的模拟试验,结果见表4。

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