2024年5月24日发(作者：戚冰枫)
全国中文核心期刊
中国科技核心期刊
混凝土表面电阻率影响
a
素试验研究
牛维宏
，
徐清
，
张凯
，
马忍
，
彭东航
(昆明理工大学
建筑工程学院
，
云南
昆明
650504
)
摘要:
通过研究细骨料种类
、
粉煤灰与矿渣粉掺量
、
水灰比
、
环境温度以及养护方式等因素对混凝土表面电阻率的影响,为表面
电阻率在混凝土工程中的应用提供参考
。
结果表明:在相同龄期
、
相同养护方式下
，
细骨料种类的改变对表面电阻率基本无影响;粉
煤灰与矿渣粉掺量的改变对表面电阻率虽有影响，但影响程度较小;水灰比
、
环境温度的改变对表面电阻率有较大影响
。
湿养护和干
燥养护方式下
，
随龄期的延长表面电阻率的变化规律不同,养护方式对表面电阻率影响较大
。
关键词:
水灰比;环境温度;养护方式;混凝土;表面电阻率
中图分类号:
TU528
文献标识码:
A
文章编号
：
1001-702X(2021)04-0022-05
Experimental
research
on
the
influencing
factors
of
concrete
surface
resistivity
NIU
We
ihong
,
XU
Qing
,
ZHA
NG
Kai
,
MA
Re
n
,
PENG
Donghang
(
School
of
Civil
Engineering
and
Mechanics,
Kunming
University
of
Science
and
Technology,
Kunming
650504,
China
)
Abstract
:
The
variation
law
of
concrete
surface
resistivity
is
studied
in
this
paper
,
by
changing
five
different
factors
such
as
fine
aggregate
type
,
fly
ash
and
slag
powder
content
,
water
-cement
ratio
,
ambient
temperature
and
curing
method
,
which
lays
the
foundation
for
the
application
of
surface
resistivity
in
concrete
engineering.
The
research
results
show
that:
under
the
same
age
and
the
same
maintenance
mode
,
the
change
of
fine
aggregate
type
has
basically
no
effect
on
the
surface
resistivity
of
concrete
;
the
change
in
the
amount
of
fly
ash
and
slag
powder
has
some
influence
on
the
concrete
surface
resistivity,
but
the
degree
of
influence
is
small
;
changes
in
water
-cement
ratio
and
ambient
temperature
have
a
greater
effect
on
the
concrete
surface
resistivity.
The
change
law
of
resistivity
varies
with
the
age
,
whether
it
is
in
the
wet
curing
mode
or
the
dry
curing
mode
,
and
the
curing
mode
has
a
great
influence
on
the
concrete
surface
resistivity.
Key
words
:
water-cement
ratio,
ambient
temperature
,
curing
method
,
concrete
,
surface
resistivity
0
引言
混凝土表面电阻率是一个电学参数
，
其反映了每单位长
的影响
,
如原材料
、
强度等级
、
服役环境等
。有研究表明冋,混
凝土中加入矿物掺合料
，
能够细化混凝土内部孔结构,降低孔
隙溶液离子浓度
，
进而提高混凝土密实度
，
使混凝土电阻率增
度混凝土阻挡电流的能力,属于混凝土表层性能
，
表示为混凝
土表层
1~5
cm
电阻率的情况
。
实际工程中
，
可以通过对混凝土
大
。
Ehtesham
和
Rasheeduzzafar
［
6
］
采用粉煤灰定量取代水泥,
研究混凝土电阻率的变化
，
结果表明
，
在混凝土中掺入适量粉
煤灰后
，
混凝土的内部孔结构得到细化,电阻率较未掺粉煤灰
时有所提高
。
赵卓等
［
7
］
研究了机制砂用量与掺合料掺量对混
电阻率进行分析
，
来评判混凝土材料的多种性能
。
有研究表明
，
通过电阻率可表征混凝土抗碳化和抗氯盐侵蚀能力
［
1
］
;还可准
确找出混凝土裂缝位置
，
并判断其裂缝深度和密实度®此外
，
可以通过对混凝土电阻率进行分析
，
来预测混凝土的强度円
。
凝土电阻率的影响
，
结果表明
，同时提高机制砂用量与掺合料
掺量时
，
混凝土的电阻率呈上升趋势
。
张贺等冏研究了水胶比
混凝土导电效应是由孔隙溶液中液相离子的活性以及离
对混凝土电通量的影响规律
，
结果表明,混凝土电通量随着水
胶比的增大而逐渐变大
。
此外
，
混凝土表面电阻率在不同服役
环境下也有较大差别
。
刘志勇和詹镇峰"研究了混凝土电阻
子的迁移来决定的,混凝土表面电阻率与混凝土的孔隙数量
，
微孔尺寸及孔连通程度有关叫因此
，表面电阻率受多种因素
率在不同温度下的变化情况
，
结果表明
，
随着温度的升高
，
混
收稿日期
：
2020-05-11
；
修订日期
：
2021-01-09
作者简介
：
牛维宏
，
男
,
995
年生
，
硕士研究生
。
地址
：
昆明市五华区
凝土的电阻率显著降低
。
李美利等旧研究了混凝土表面电阻
率在不同养护方式下的变化规律
，
结果表明
，
养护相对湿度越
大,混凝土电阻率变化范围越小
。
蒋建华和王强强㈣研究了混
学府路昆明理工大学莲华校区
，
:
****************
.
-
22
-
新型建筑材料
2021.04
凝土电阻率与内部孔隙水饱和度的关系
，
结果表明
，混凝土电
阻率随着其内部孔隙水饱和度的增大而减小
。
混凝土电阻率作为混凝土阻挡电流能力的电学特性参
数
，
利用混凝土表面电阻率来表征混凝土特性己经成为现阶
段一个热门的研究课题
。
本文通过改变细骨料种类
、
粉煤灰及
矿渣粉掺量
、
混凝土水灰比
、
环境温度以及养护方式等因素,
通过测试不同养护龄期混凝土表面电阻率的变化
，
研究各因
素对混凝土表面电阻率的影响规律
。
1
试验
1.1
原材料
水泥:
P
-
O42.5
水泥
，
主要物理力学性能见表
1
；
粉煤灰
(FA
)
:
域
级
，
主要技术性能见表
2
；
矿渣粉
(GGBS)
:云南嘉华
提供的磨细高炉矿渣粉
，
主要技术性能见表
3
；
细骨料:云南
本地山砂
、
机制砂
、
河砂及混合砂(山砂与机制砂按
4
：
6
的质
量比混合)
,
主要技术性能见表
4
；
粗骨料
：
5~20
mm
连续级配
天然碎石
，
主要技术性能见表
5
；
试验用水
：
自来水
。
表
1
水泥的主要物理力学性能
凝结时间/min
标准稠度
体积
抗压强度
/MPa
抗折强度
/MPa
初凝
终凝
用水
量
/%
安定性
3d
28
d
3
d
28
d
192
278
25.8
无裂纹
或弯曲
18.7
51.25.4
8.1
表
2
粉煤灰的主要技术性能
密度
(
g/cm
3
)
细度
(45
滋
m
筛筛余)
/%
需水量比
/%
含水率
/%
2.43
10.8
97.1
0.34
表
3
矿渣粉的主要技术性能
比表面积
含水率
流动度比
7d
活性指数
28
d
活性指数
(
/
m
2
/kg
)
/%/%
/%/%
404.1
0.17
97.0
91.6
124.3
表
4
细骨料的主要技术性能
细骨料
表观密度
松堆密度
空隙率
含泥量
类别
/
(
kg/m
3
)
/
(
kg/m
3
)
/%/%
细度模数
山砂
2535
1487
41.8
1.3
1.2
机制砂
2618
1579
38.5
1.1
3.1
河砂
25661524
39.8
1.0
2.6
混合砂
2569
1531
40.2
1.1
2.8
表
5
粗骨料的主要技术性能
表观密度堆积密度
空隙率
吸水率
压碎指标
(
/
kg/m
3
)
(
/
kg/m
3
)
/%/%
/%
2721
1455
40.5
1.0
7.3
1.2
表面电阻率测试方法
牛维宏
，
等:混凝土表面电阻率影响因素试验研究
混凝土试件尺寸为
150
mmx150
mmx150
mm,
米用电阻率
测试仪对试件表面电阻率进行测试
，
表面电阻仪测试原理如图
1
所示
。
测试时,将电阻测试仪
wenner
探头沿混凝土
4
个侧面
(除了浇筑面及浇筑面对立面)的对角线进行测量
，
每个面量
取对角线
2
个电阻率数据
，
将平均偏差超过
±15%
的数据舍
弃
，
取剩余测试数据的平均值为代表值
。
图
1
表面电阻仪测试原理
2
试验结果及分析
2.1
细骨料种类对混凝土表面电阻率的影响
试验以
C30
混凝土为基准
，
选用水泥作为胶凝材料
，水
胶比为
0.5
,
采用山砂
、
机砂
、
河砂
、
混合砂
4
种不同类型细骨
料,分别配制并成型混凝土试件
，
配合比如表
6
所示
。
表
6
不同细骨料种类混凝土配合比
细骨料
材料用量
/
(kg/m
3
)
种类
水泥
水
山砂
机制砂
河砂
粗骨料
山砂
390
195
746
001119.0
机制砂
390
195
0
969.8
0
895.2
河砂
390
195
00
932.5
932.5
混合砂
390
195
336
503
01026.0
将成型完毕的试件带模放置于标准养护室
［
温度
(20±2
)
益
,
相对湿度
逸
95%
］
养护,
24
h
后拆模(记龄期为
Id)
,
之后将
试件于标准养护环境养护至
28
d
。
试件养护期间
，
对不同龄期
混凝土表面电阻率进行测试
，
结果如图
2
所示
。
0
7
N
21
2S
图
2
细骨料种类对混凝土表面电阻率的影响
由图
2
可见:在相同养护方式下
，
不同种类细骨料混凝土
NEW
BUILDING
MATERIALS
-
23
-
牛维宏
，
等
：
混凝土表面电阻率影响因素试验研究
表面电阻率随龄期的延长变化规律一致
，
在
7d
龄期之前混
凝土表面电阻率均增长幅度较大
,7d
龄期后增长幅度减缓并
趋于稳定;相同龄期时
，
细骨料种类的改变对混凝土表面电阻
率基本无影响
。
分析原因
,28d
龄期后不同细骨料的混凝土表
面电阻率最大值仅为最小值的
1.056
倍
，
骨料在混凝土中不
具有导电效应
，
且不参与水化反应
，
但由于骨料具有一定的吸
水性,会在骨料表面形成一层水膜
。
此外
，
骨料在混凝土中起
骨架作用
，
骨料之间相互连接
，
胶凝材料的填充作用使得混凝
土中起到导电作用的移动导电通道堵塞
，
使得混凝土的导电
性降低
。
试验改变细骨料的种类
，
但掺量不变
，
混凝土内部骨
料连接结构相差较小
，
使得不同种类细骨料混凝土在相同龄
期时表面电阻率相差不大
。
2.2
粉煤灰和矿渣粉掺量对混凝土表面电阻率的
影响
试验选用水泥
、
粉煤灰和矿渣粉作为胶凝材料
，
混合砂作
为细骨料,混凝土配合比
（
kg/m3
）
为:
m
（
胶凝材料
）
:
m
（水
）
:
m
（
混合砂
）
:
m
（
粗骨料
）
=390
：
195
：
839
：
1026
,
分别采用粉煤灰
、
矿渣粉等质量取代水泥
，
掺量分别为
0
、
10%
、
20%
、
30%,
配制
并成型混凝土试件
，
将试件带模放置于标准养护室养护,
24
h
后拆模
（
记龄期为
1d
）
,
之后将试件于标准养护环境养护至
28
d
。
试件养护期间
，
对不同龄期混凝土的表面电阻率进行测
试
，
结果如图
3
与图
4
所示
。
_
=
.
;
口
壬
三
..-
丛准粗
一
s
■
=
.
•
I'MlT-
=
浑
t
7
M
21
湖
ffl
-
粉煤灰掺量对混凝土表面电阻率的影响
图
4
矿渣粉掺量对混凝土表面电阻率的影响
由图
3
、
图
4
可见
：
（
1
）
在相同养护方式下
，
随粉煤灰
、
矿渣粉掺量从
0
增大
・
24
・
新型建筑材料
2021.04
到
30%
,
混凝土的表面电阻率随龄期的延长变化规律均一
致
。
7d
前表面电阻率增长较快
,7d
后增长幅度变缓
。
（
2
）
在养护龄期达到
7d
后
，
相同龄期下
，
随着矿渣粉
、
粉
煤灰掺量的增加
，
混凝土表面电阻率稍有增大
。
28
d
龄期时
，
粉
煤灰掺量分别为
10%
、
20%
、
30%
的混凝土表面电阻率较基准
组分别增大了
6.8%
、
12.3%
、
13.7%
；
矿渣粉掺量分别为
10%
.
20%
、
30%
的混凝土表面电阻率较基准组分别增大了
6.8%
、
15.1%
、
17.8%
。
由于混凝土中掺入粉煤灰及矿渣粉可以改善混
凝土的工作性，
使其流动性与密实度增大
，
降低混凝土的孔隙
率叫此外,粉煤灰与矿渣粉在水泥的水化产物
Ca
（
OH
）
的激
发下
，
反应生成
C-S-H
凝胶
,
C-S-H
凝胶填充硬化水泥浆体
中的孔隙
，
使混凝土的孔隙率降低
。
矿物掺合料的掺入细化了
混凝土内部的孔结构
，
堵塞了混凝土内部的导电通路,使得导
电性能降低
［
12
］
，
表面电阻率增大
。
2.3
水灰比对混凝土表面电阻率的影响
试验选用水泥作为胶凝材料
，
混合砂作为细骨料
，
改变水
灰比分别为
0.3
、
0.4
、
0.5
、
0.6,
分别配制混凝土并成型试件
，
配
合比如表
7
所示
。
表
7
不同水灰比混凝土的配合比
水灰比
水泥
水
细骨料(
/
kg/m
3
)
粗骨料
/
(
kg/m
3
)
/
(
kg/m
3
)
山砂
机制砂
(
/
kg/m
3
)
0.3
465
139
336
503
1026
0.4
410
164
336
503
1026
0.5
390
195
336
503
1026
0.6
309
185
336
503
1026
将成型完毕的试件带模放置于标准养护室养护
,24h
后
拆模
（
记龄期为
1
d
）
,
之后将试件于标准养护环境养护至
28
d
o
试件养护期间
,
对不同龄期混凝土表面电阻率进行测试
,
结
果如图
5
所示
。
图
5
水灰比对混凝土表面电阻率的影响
由图
5
可见:⑴在相同养护方式下
，
水灰比为
0.3~0.6
时
,
随龄期的延长
，
试件表面电阻率变化规律一致。
（
2
）
在相同龄
期时
，
水灰比越大
，
试件表面电阻率越小
，
且水灰比的改变对
试件的表面电阻率有较大影响
。
28d
龄期时
，
水灰比为
0.6
的
混凝土表面电阻率较
0.3
时下降了
37.5%
。
这是由于表面电
阻率受混凝土内部孔隙结构影响较大
，
而水灰比的改变对孔
隙结构有很大影响
。
养护条件相同时
,
随着水灰比的增大,混
凝土内部孔隙量也明显增大叫混凝土的孔隙率越大
，
其密实
度越差
，
混凝土的表面电阻率越小
。
此外
，
混凝土内部的游离
态离子量也受水灰比的影响的
。
当混凝土中水泥用量相同时,
其内部的游离态离子量随着水灰比的增大而增大
，
进而使得
混凝土的导电性增强
，
表面电阻率减小
。
2.4
环境温度对混凝土表面电阻率的影响
试验以
C30
混凝土为基准
，
选用水泥作为胶凝材料
，
混
合砂作为细骨料
，
混凝土配合比
（
kg/m3
）
为:
m
（
水泥
）
:
m
（
水
）
:
m
（
混合砂
）:
m
（
粗骨料
）
=390
：
195
：
839
：
1026
,配制并成型混凝土
试件
，
将试件带模放置于标准养护室养护,
24
h
后拆模
（
记龄
期为
1d
）
,
将试件持续标准养护
28
d
后
，
将其放置在
50
益
烘
箱中进行升温处理
，
采用表面电阻测试仪每
10
min
对混凝土
试件表面电阻率进行测试并记录
，
当温度达到
50
益
时停止试
验
，
结果如图
6
所示
。
一
罕
：
口
芒
-■-
聲
囲
崔
TI-
坯
图
6
环境温度对混凝土表面电阻率的影响
由图
6
可见:随环境温度的升高
，
混凝土的表面电阻率减
小
，
且环境温度的改变对表面电阻率影响较大
。
环境温度由
10
益
升至
50
益
时
，
混凝土表面电阻率下降了
18.9%
。
混凝土
表面电阻率受环境温度影响主要是由于混凝土的孔隙溶液黏
度和混凝土液相中的离子活性叫随着表层混凝土所接触的
环境温度升高
，
孔隙溶液中的导电离子活性增大
，
从而提高混
凝土的导电性
，
使得试件表面电阻率降低
。
2.5
养护方式对混凝土表面电阻率的影响
试验以
C30
混凝土为基准
，
混凝土配合比
（
kg/m
3
）
为:
m
冰泥
）
：
m
（
水
）
：
m
（
混合砂
）
:
m
（
粗骨料
）
=390
：
195
：
839
：
1026,
配
制并成型混凝土试件
，
将成型完毕的试件带模放置标准养护
室养护
,24
h
后拆模
（
记龄期为
1
d
）
,
之后将试件分别置于表
8
所示
5
种不同养护环境下养护至
28d
龄期
，
养护期间对不
同龄期的混凝土表面电阻率进行测试
，
结果如图
7
所示
。
由图
7
可见
,28
d
洒水盖膜养护及标准养护下
，
随养护龄
期延长
，
混凝土试件表面电阻率变化幅度较为平缓且变化规
牛维宏
，
等:混凝土表面电阻率影响因素试验研究
表
8
混凝土试件的养护方式
养护方式
养护条件
自然干燥养护
①
试件拆模后置于自然干燥环境下养护至
28
d
标准养护
试件拆模后置于温度
（
20±2
）
益，
相对湿度
大于
95%
环境中养护至
28
d
28
d
洒水盖膜养护
试件拆模后
，每天洒水
3
次并用塑料薄膜
密封
，
置于自然干燥环境养护至
28
d
7
d
洒水养护
试件拆模后
，每天洒水
3
次
，
持续洒水
7
d
,
之后停止洒水
，
于自然干燥环境下养护至
28
d
14d
洒水养护
试件拆模后
，
每天洒水
3
次
，
持续洒水
14
d
,
之后停止洒水
，
于自然干燥环境下养护至
28
d
注:
①
自然干燥环境温度为
20-30
益
，
相对湿度臆
40%
.
-
*
ltd
應水界
『
二
釜
•
[1*5
F
般冷
F
：
二
已
芒
三
马
漳期/
1
图
7
养护方式对混凝土表面电阻率的影响
律一致
。
7d
、
14d
洒水养护以及干燥养护方式下,随养护龄期延
长,混凝土试件表面电阻率的变化幅度较大
。
28d
龄期时
，
自然
干燥养护下的混凝土表面电阻率是标准养护下的混凝土表面
电阻率的
3.66
倍
，
养护方式的改变对试件的表面电阻率有较大
影响
。
这是因为混凝土表面电阻率对表层混凝土湿度的变化极
为敏感円
，
当试件处于标准养护或
28
d
洒水盖膜养护的条件时,
表层区域混凝土所接触的环境潮湿度较高
，
环境湿度越大
，
表
层混凝土孔隙的饱水率就越高叫因此随龄期延长混凝土表面
电阻率变化幅度小且较为平缓
。
自然干燥养护下的试件
，
干燥
环境使试件表层水分丧失较快，
且水泥水化消耗部分水
，
使得
水分丧失较多
，
导致混凝土表面电阻率变化幅度最大
。
当试件
处于短期持续洒水养护下时
，
初期混凝土由于水化反应与蒸发
失水使表层自由水减少
，
但通过洒水对水分进行了补充
，
洒水
使得混凝土表面湿度增大，
表面电阻率较小
。
一旦停止洒水
，
处
于自然干燥环境中时
，
表层水分因水化作用和蒸发叫丧失较快
又得不到及时补充,则混凝土表面电阻率增长幅度显著加大
。
3
结论
（
1
）
在相同龄期
、
相同养护方式下,细骨料种类对表面电
阻率基本无影响;粉煤灰与矿渣粉掺量对表面电阻率虽有影
响
，
但影响程度较小
。
（
2
）
在相同龄期
、
相同养护方式下
，
水灰比
、
环境温度对表
NEW
BUILDING
MATERIALS
・
25
・
牛维宏
，
等
：
混凝土表面电阻率影响因素试验研究
面电阻率影响较大
。
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赵卓
，
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3
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养护方式对表面电阻率影响较大
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铝酸盐水泥均能显著缩短混凝土的凝结时间
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提高混凝土的
脱模强度
，
且大幅度提高标养
、
经蒸养后的
28
、
56
、
90
d
抗压
伤损的影响
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低碱速凝剂掺量为
1%
和
2%
时
，
经蒸养的混凝土
28
、
56
、
学
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谢友均
，
王猛
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等
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不同养护温度下蒸养混凝土的冲击性
90
d
抗压强度比基准组经蒸养的分别提高
15%
、
22%
、
22%
和
7%
、
8%
、
8%
；
硫铝酸盐水泥掺量为
6%
和
20%
时
，
经蒸养的混
凝土
28
、
56
、
90d
抗压强度比基准组经蒸养的分别提高
10%
、
能
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-
26
・
新型建筑材料
2021.04
2024年5月24日发(作者：戚冰枫)
全国中文核心期刊
中国科技核心期刊
混凝土表面电阻率影响
a
素试验研究
牛维宏
，
徐清
，
张凯
，
马忍
，
彭东航
(昆明理工大学
建筑工程学院
，
云南
昆明
650504
)
摘要:
通过研究细骨料种类
、
粉煤灰与矿渣粉掺量
、
水灰比
、
环境温度以及养护方式等因素对混凝土表面电阻率的影响,为表面
电阻率在混凝土工程中的应用提供参考
。
结果表明:在相同龄期
、
相同养护方式下
，
细骨料种类的改变对表面电阻率基本无影响;粉
煤灰与矿渣粉掺量的改变对表面电阻率虽有影响，但影响程度较小;水灰比
、
环境温度的改变对表面电阻率有较大影响
。
湿养护和干
燥养护方式下
，
随龄期的延长表面电阻率的变化规律不同,养护方式对表面电阻率影响较大
。
关键词:
水灰比;环境温度;养护方式;混凝土;表面电阻率
中图分类号:
TU528
文献标识码:
A
文章编号
：
1001-702X(2021)04-0022-05
Experimental
research
on
the
influencing
factors
of
concrete
surface
resistivity
NIU
We
ihong
,
XU
Qing
,
ZHA
NG
Kai
,
MA
Re
n
,
PENG
Donghang
(
School
of
Civil
Engineering
and
Mechanics,
Kunming
University
of
Science
and
Technology,
Kunming
650504,
China
)
Abstract
:
The
variation
law
of
concrete
surface
resistivity
is
studied
in
this
paper
,
by
changing
five
different
factors
such
as
fine
aggregate
type
,
fly
ash
and
slag
powder
content
,
water
-cement
ratio
,
ambient
temperature
and
curing
method
,
which
lays
the
foundation
for
the
application
of
surface
resistivity
in
concrete
engineering.
The
research
results
show
that:
under
the
same
age
and
the
same
maintenance
mode
,
the
change
of
fine
aggregate
type
has
basically
no
effect
on
the
surface
resistivity
of
concrete
;
the
change
in
the
amount
of
fly
ash
and
slag
powder
has
some
influence
on
the
concrete
surface
resistivity,
but
the
degree
of
influence
is
small
;
changes
in
water
-cement
ratio
and
ambient
temperature
have
a
greater
effect
on
the
concrete
surface
resistivity.
The
change
law
of
resistivity
varies
with
the
age
,
whether
it
is
in
the
wet
curing
mode
or
the
dry
curing
mode
,
and
the
curing
mode
has
a
great
influence
on
the
concrete
surface
resistivity.
Key
words
:
water-cement
ratio,
ambient
temperature
,
curing
method
,
concrete
,
surface
resistivity
0
引言
混凝土表面电阻率是一个电学参数
，
其反映了每单位长
的影响
,
如原材料
、
强度等级
、
服役环境等
。有研究表明冋,混
凝土中加入矿物掺合料
，
能够细化混凝土内部孔结构,降低孔
隙溶液离子浓度
，
进而提高混凝土密实度
，
使混凝土电阻率增
度混凝土阻挡电流的能力,属于混凝土表层性能
，
表示为混凝
土表层
1~5
cm
电阻率的情况
。
实际工程中
，
可以通过对混凝土
大
。
Ehtesham
和
Rasheeduzzafar
［
6
］
采用粉煤灰定量取代水泥,
研究混凝土电阻率的变化
，
结果表明
，
在混凝土中掺入适量粉
煤灰后
，
混凝土的内部孔结构得到细化,电阻率较未掺粉煤灰
时有所提高
。
赵卓等
［
7
］
研究了机制砂用量与掺合料掺量对混
电阻率进行分析
，
来评判混凝土材料的多种性能
。
有研究表明
，
通过电阻率可表征混凝土抗碳化和抗氯盐侵蚀能力
［
1
］
;还可准
确找出混凝土裂缝位置
，
并判断其裂缝深度和密实度®此外
，
可以通过对混凝土电阻率进行分析
，
来预测混凝土的强度円
。
凝土电阻率的影响
，
结果表明
，同时提高机制砂用量与掺合料
掺量时
，
混凝土的电阻率呈上升趋势
。
张贺等冏研究了水胶比
混凝土导电效应是由孔隙溶液中液相离子的活性以及离
对混凝土电通量的影响规律
，
结果表明,混凝土电通量随着水
胶比的增大而逐渐变大
。
此外
，
混凝土表面电阻率在不同服役
环境下也有较大差别
。
刘志勇和詹镇峰"研究了混凝土电阻
子的迁移来决定的,混凝土表面电阻率与混凝土的孔隙数量
，
微孔尺寸及孔连通程度有关叫因此
，表面电阻率受多种因素
率在不同温度下的变化情况
，
结果表明
，
随着温度的升高
，
混
收稿日期
：
2020-05-11
；
修订日期
：
2021-01-09
作者简介
：
牛维宏
，
男
,
995
年生
，
硕士研究生
。
地址
：
昆明市五华区
凝土的电阻率显著降低
。
李美利等旧研究了混凝土表面电阻
率在不同养护方式下的变化规律
，
结果表明
，
养护相对湿度越
大,混凝土电阻率变化范围越小
。
蒋建华和王强强㈣研究了混
学府路昆明理工大学莲华校区
，
:
****************
.
-
22
-
新型建筑材料
2021.04
凝土电阻率与内部孔隙水饱和度的关系
，
结果表明
，混凝土电
阻率随着其内部孔隙水饱和度的增大而减小
。
混凝土电阻率作为混凝土阻挡电流能力的电学特性参
数
，
利用混凝土表面电阻率来表征混凝土特性己经成为现阶
段一个热门的研究课题
。
本文通过改变细骨料种类
、
粉煤灰及
矿渣粉掺量
、
混凝土水灰比
、
环境温度以及养护方式等因素,
通过测试不同养护龄期混凝土表面电阻率的变化
，
研究各因
素对混凝土表面电阻率的影响规律
。
1
试验
1.1
原材料
水泥:
P
-
O42.5
水泥
，
主要物理力学性能见表
1
；
粉煤灰
(FA
)
:
域
级
，
主要技术性能见表
2
；
矿渣粉
(GGBS)
:云南嘉华
提供的磨细高炉矿渣粉
，
主要技术性能见表
3
；
细骨料:云南
本地山砂
、
机制砂
、
河砂及混合砂(山砂与机制砂按
4
：
6
的质
量比混合)
,
主要技术性能见表
4
；
粗骨料
：
5~20
mm
连续级配
天然碎石
，
主要技术性能见表
5
；
试验用水
：
自来水
。
表
1
水泥的主要物理力学性能
凝结时间/min
标准稠度
体积
抗压强度
/MPa
抗折强度
/MPa
初凝
终凝
用水
量
/%
安定性
3d
28
d
3
d
28
d
192
278
25.8
无裂纹
或弯曲
18.7
51.25.4
8.1
表
2
粉煤灰的主要技术性能
密度
(
g/cm
3
)
细度
(45
滋
m
筛筛余)
/%
需水量比
/%
含水率
/%
2.43
10.8
97.1
0.34
表
3
矿渣粉的主要技术性能
比表面积
含水率
流动度比
7d
活性指数
28
d
活性指数
(
/
m
2
/kg
)
/%/%
/%/%
404.1
0.17
97.0
91.6
124.3
表
4
细骨料的主要技术性能
细骨料
表观密度
松堆密度
空隙率
含泥量
类别
/
(
kg/m
3
)
/
(
kg/m
3
)
/%/%
细度模数
山砂
2535
1487
41.8
1.3
1.2
机制砂
2618
1579
38.5
1.1
3.1
河砂
25661524
39.8
1.0
2.6
混合砂
2569
1531
40.2
1.1
2.8
表
5
粗骨料的主要技术性能
表观密度堆积密度
空隙率
吸水率
压碎指标
(
/
kg/m
3
)
(
/
kg/m
3
)
/%/%
/%
2721
1455
40.5
1.0
7.3
1.2
表面电阻率测试方法
牛维宏
，
等:混凝土表面电阻率影响因素试验研究
混凝土试件尺寸为
150
mmx150
mmx150
mm,
米用电阻率
测试仪对试件表面电阻率进行测试
，
表面电阻仪测试原理如图
1
所示
。
测试时,将电阻测试仪
wenner
探头沿混凝土
4
个侧面
(除了浇筑面及浇筑面对立面)的对角线进行测量
，
每个面量
取对角线
2
个电阻率数据
，
将平均偏差超过
±15%
的数据舍
弃
，
取剩余测试数据的平均值为代表值
。
图
1
表面电阻仪测试原理
2
试验结果及分析
2.1
细骨料种类对混凝土表面电阻率的影响
试验以
C30
混凝土为基准
，
选用水泥作为胶凝材料
，水
胶比为
0.5
,
采用山砂
、
机砂
、
河砂
、
混合砂
4
种不同类型细骨
料,分别配制并成型混凝土试件
，
配合比如表
6
所示
。
表
6
不同细骨料种类混凝土配合比
细骨料
材料用量
/
(kg/m
3
)
种类
水泥
水
山砂
机制砂
河砂
粗骨料
山砂
390
195
746
001119.0
机制砂
390
195
0
969.8
0
895.2
河砂
390
195
00
932.5
932.5
混合砂
390
195
336
503
01026.0
将成型完毕的试件带模放置于标准养护室
［
温度
(20±2
)
益
,
相对湿度
逸
95%
］
养护,
24
h
后拆模(记龄期为
Id)
,
之后将
试件于标准养护环境养护至
28
d
。
试件养护期间
，
对不同龄期
混凝土表面电阻率进行测试
，
结果如图
2
所示
。
0
7
N
21
2S
图
2
细骨料种类对混凝土表面电阻率的影响
由图
2
可见:在相同养护方式下
，
不同种类细骨料混凝土
NEW
BUILDING
MATERIALS
-
23
-
牛维宏
，
等
：
混凝土表面电阻率影响因素试验研究
表面电阻率随龄期的延长变化规律一致
，
在
7d
龄期之前混
凝土表面电阻率均增长幅度较大
,7d
龄期后增长幅度减缓并
趋于稳定;相同龄期时
，
细骨料种类的改变对混凝土表面电阻
率基本无影响
。
分析原因
,28d
龄期后不同细骨料的混凝土表
面电阻率最大值仅为最小值的
1.056
倍
，
骨料在混凝土中不
具有导电效应
，
且不参与水化反应
，
但由于骨料具有一定的吸
水性,会在骨料表面形成一层水膜
。
此外
，
骨料在混凝土中起
骨架作用
，
骨料之间相互连接
，
胶凝材料的填充作用使得混凝
土中起到导电作用的移动导电通道堵塞
，
使得混凝土的导电
性降低
。
试验改变细骨料的种类
，
但掺量不变
，
混凝土内部骨
料连接结构相差较小
，
使得不同种类细骨料混凝土在相同龄
期时表面电阻率相差不大
。
2.2
粉煤灰和矿渣粉掺量对混凝土表面电阻率的
影响
试验选用水泥
、
粉煤灰和矿渣粉作为胶凝材料
，
混合砂作
为细骨料,混凝土配合比
（
kg/m3
）
为:
m
（
胶凝材料
）
:
m
（水
）
:
m
（
混合砂
）
:
m
（
粗骨料
）
=390
：
195
：
839
：
1026
,
分别采用粉煤灰
、
矿渣粉等质量取代水泥
，
掺量分别为
0
、
10%
、
20%
、
30%,
配制
并成型混凝土试件
，
将试件带模放置于标准养护室养护,
24
h
后拆模
（
记龄期为
1d
）
,
之后将试件于标准养护环境养护至
28
d
。
试件养护期间
，
对不同龄期混凝土的表面电阻率进行测
试
，
结果如图
3
与图
4
所示
。
_
=
.
;
口
壬
三
..-
丛准粗
一
s
■
=
.
•
I'MlT-
=
浑
t
7
M
21
湖
ffl
-
粉煤灰掺量对混凝土表面电阻率的影响
图
4
矿渣粉掺量对混凝土表面电阻率的影响
由图
3
、
图
4
可见
：
（
1
）
在相同养护方式下
，
随粉煤灰
、
矿渣粉掺量从
0
增大
・
24
・
新型建筑材料
2021.04
到
30%
,
混凝土的表面电阻率随龄期的延长变化规律均一
致
。
7d
前表面电阻率增长较快
,7d
后增长幅度变缓
。
（
2
）
在养护龄期达到
7d
后
，
相同龄期下
，
随着矿渣粉
、
粉
煤灰掺量的增加
，
混凝土表面电阻率稍有增大
。
28
d
龄期时
，
粉
煤灰掺量分别为
10%
、
20%
、
30%
的混凝土表面电阻率较基准
组分别增大了
6.8%
、
12.3%
、
13.7%
；
矿渣粉掺量分别为
10%
.
20%
、
30%
的混凝土表面电阻率较基准组分别增大了
6.8%
、
15.1%
、
17.8%
。
由于混凝土中掺入粉煤灰及矿渣粉可以改善混
凝土的工作性，
使其流动性与密实度增大
，
降低混凝土的孔隙
率叫此外,粉煤灰与矿渣粉在水泥的水化产物
Ca
（
OH
）
的激
发下
，
反应生成
C-S-H
凝胶
,
C-S-H
凝胶填充硬化水泥浆体
中的孔隙
，
使混凝土的孔隙率降低
。
矿物掺合料的掺入细化了
混凝土内部的孔结构
，
堵塞了混凝土内部的导电通路,使得导
电性能降低
［
12
］
，
表面电阻率增大
。
2.3
水灰比对混凝土表面电阻率的影响
试验选用水泥作为胶凝材料
，
混合砂作为细骨料
，
改变水
灰比分别为
0.3
、
0.4
、
0.5
、
0.6,
分别配制混凝土并成型试件
，
配
合比如表
7
所示
。
表
7
不同水灰比混凝土的配合比
水灰比
水泥
水
细骨料(
/
kg/m
3
)
粗骨料
/
(
kg/m
3
)
/
(
kg/m
3
)
山砂
机制砂
(
/
kg/m
3
)
0.3
465
139
336
503
1026
0.4
410
164
336
503
1026
0.5
390
195
336
503
1026
0.6
309
185
336
503
1026
将成型完毕的试件带模放置于标准养护室养护
,24h
后
拆模
（
记龄期为
1
d
）
,
之后将试件于标准养护环境养护至
28
d
o
试件养护期间
,
对不同龄期混凝土表面电阻率进行测试
,
结
果如图
5
所示
。
图
5
水灰比对混凝土表面电阻率的影响
由图
5
可见:⑴在相同养护方式下
，
水灰比为
0.3~0.6
时
,
随龄期的延长
，
试件表面电阻率变化规律一致。
（
2
）
在相同龄
期时
，
水灰比越大
，
试件表面电阻率越小
，
且水灰比的改变对
试件的表面电阻率有较大影响
。
28d
龄期时
，
水灰比为
0.6
的
混凝土表面电阻率较
0.3
时下降了
37.5%
。
这是由于表面电
阻率受混凝土内部孔隙结构影响较大
，
而水灰比的改变对孔
隙结构有很大影响
。
养护条件相同时
,
随着水灰比的增大,混
凝土内部孔隙量也明显增大叫混凝土的孔隙率越大
，
其密实
度越差
，
混凝土的表面电阻率越小
。
此外
，
混凝土内部的游离
态离子量也受水灰比的影响的
。
当混凝土中水泥用量相同时,
其内部的游离态离子量随着水灰比的增大而增大
，
进而使得
混凝土的导电性增强
，
表面电阻率减小
。
2.4
环境温度对混凝土表面电阻率的影响
试验以
C30
混凝土为基准
，
选用水泥作为胶凝材料
，
混
合砂作为细骨料
，
混凝土配合比
（
kg/m3
）
为:
m
（
水泥
）
:
m
（
水
）
:
m
（
混合砂
）:
m
（
粗骨料
）
=390
：
195
：
839
：
1026
,配制并成型混凝土
试件
，
将试件带模放置于标准养护室养护,
24
h
后拆模
（
记龄
期为
1d
）
,
将试件持续标准养护
28
d
后
，
将其放置在
50
益
烘
箱中进行升温处理
，
采用表面电阻测试仪每
10
min
对混凝土
试件表面电阻率进行测试并记录
，
当温度达到
50
益
时停止试
验
，
结果如图
6
所示
。
一
罕
：
口
芒
-■-
聲
囲
崔
TI-
坯
图
6
环境温度对混凝土表面电阻率的影响
由图
6
可见:随环境温度的升高
，
混凝土的表面电阻率减
小
，
且环境温度的改变对表面电阻率影响较大
。
环境温度由
10
益
升至
50
益
时
，
混凝土表面电阻率下降了
18.9%
。
混凝土
表面电阻率受环境温度影响主要是由于混凝土的孔隙溶液黏
度和混凝土液相中的离子活性叫随着表层混凝土所接触的
环境温度升高
，
孔隙溶液中的导电离子活性增大
，
从而提高混
凝土的导电性
，
使得试件表面电阻率降低
。
2.5
养护方式对混凝土表面电阻率的影响
试验以
C30
混凝土为基准
，
混凝土配合比
（
kg/m
3
）
为:
m
冰泥
）
：
m
（
水
）
：
m
（
混合砂
）
:
m
（
粗骨料
）
=390
：
195
：
839
：
1026,
配
制并成型混凝土试件
，
将成型完毕的试件带模放置标准养护
室养护
,24
h
后拆模
（
记龄期为
1
d
）
,
之后将试件分别置于表
8
所示
5
种不同养护环境下养护至
28d
龄期
，
养护期间对不
同龄期的混凝土表面电阻率进行测试
，
结果如图
7
所示
。
由图
7
可见
,28
d
洒水盖膜养护及标准养护下
，
随养护龄
期延长
，
混凝土试件表面电阻率变化幅度较为平缓且变化规
牛维宏
，
等:混凝土表面电阻率影响因素试验研究
表
8
混凝土试件的养护方式
养护方式
养护条件
自然干燥养护
①
试件拆模后置于自然干燥环境下养护至
28
d
标准养护
试件拆模后置于温度
（
20±2
）
益，
相对湿度
大于
95%
环境中养护至
28
d
28
d
洒水盖膜养护
试件拆模后
，每天洒水
3
次并用塑料薄膜
密封
，
置于自然干燥环境养护至
28
d
7
d
洒水养护
试件拆模后
，每天洒水
3
次
，
持续洒水
7
d
,
之后停止洒水
，
于自然干燥环境下养护至
28
d
14d
洒水养护
试件拆模后
，
每天洒水
3
次
，
持续洒水
14
d
,
之后停止洒水
，
于自然干燥环境下养护至
28
d
注:
①
自然干燥环境温度为
20-30
益
，
相对湿度臆
40%
.
-
*
ltd
應水界
『
二
釜
•
[1*5
F
般冷
F
：
二
已
芒
三
马
漳期/
1
图
7
养护方式对混凝土表面电阻率的影响
律一致
。
7d
、
14d
洒水养护以及干燥养护方式下,随养护龄期延
长,混凝土试件表面电阻率的变化幅度较大
。
28d
龄期时
，
自然
干燥养护下的混凝土表面电阻率是标准养护下的混凝土表面
电阻率的
3.66
倍
，
养护方式的改变对试件的表面电阻率有较大
影响
。
这是因为混凝土表面电阻率对表层混凝土湿度的变化极
为敏感円
，
当试件处于标准养护或
28
d
洒水盖膜养护的条件时,
表层区域混凝土所接触的环境潮湿度较高
，
环境湿度越大
，
表
层混凝土孔隙的饱水率就越高叫因此随龄期延长混凝土表面
电阻率变化幅度小且较为平缓
。
自然干燥养护下的试件
，
干燥
环境使试件表层水分丧失较快，
且水泥水化消耗部分水
，
使得
水分丧失较多
，
导致混凝土表面电阻率变化幅度最大
。
当试件
处于短期持续洒水养护下时
，
初期混凝土由于水化反应与蒸发
失水使表层自由水减少
，
但通过洒水对水分进行了补充
，
洒水
使得混凝土表面湿度增大，
表面电阻率较小
。
一旦停止洒水
，
处
于自然干燥环境中时
，
表层水分因水化作用和蒸发叫丧失较快
又得不到及时补充,则混凝土表面电阻率增长幅度显著加大
。
3
结论
（
1
）
在相同龄期
、
相同养护方式下,细骨料种类对表面电
阻率基本无影响;粉煤灰与矿渣粉掺量对表面电阻率虽有影
响
，
但影响程度较小
。
（
2
）
在相同龄期
、
相同养护方式下
，
水灰比
、
环境温度对表
NEW
BUILDING
MATERIALS
・
25
・
牛维宏
，
等
：
混凝土表面电阻率影响因素试验研究
面电阻率影响较大
。
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28
、
56
、
90
d
抗压
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、
56
、
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不同养护温度下蒸养混凝土的冲击性
90
d
抗压强度比基准组经蒸养的分别提高
15%
、
22%
、
22%
和
7%
、
8%
、
8%
；
硫铝酸盐水泥掺量为
6%
和
20%
时
，
经蒸养的混
凝土
28
、
56
、
90d
抗压强度比基准组经蒸养的分别提高
10%
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