粉煤灰摻量對蒸養(yǎng)混凝土抗?jié)B性的影響

摘要：本文采用快速氯離子滲透試驗方法對蒸養(yǎng)粉煤灰混凝土的抗?jié)B性進行了一系列的試驗研究。研究了粉煤灰摻量對蒸養(yǎng)混凝土28天及180天抗氯離子滲透性能的影響。試驗結(jié)果表明：粉煤灰等量取代部分水泥，可以有效解決蒸養(yǎng)混凝土抗氯離子侵蝕能力不夠的問題。

關(guān)鍵詞：粉煤灰 蒸養(yǎng)混凝土 抗?jié)B性

1 前言

　　在混凝土的各種破壞方式中，通常包含有水的因素，混凝土對于水的滲透常常決定其破壞速率。因此，混凝土的抗?jié)B性被認為是評價混凝土耐久性的重要指標。

　　蒸養(yǎng)混凝土預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)實踐表明，普通混凝土經(jīng)蒸養(yǎng)后，抗?jié)B性將有所下降；蒸養(yǎng)過程溫度變化越劇烈（預(yù)養(yǎng)、升溫期短，熱養(yǎng)溫度越高），其對混凝土抗?jié)B性的影響也將越嚴重^[1,2]。眾所周知，混凝土中的硬化水泥漿體孔隙率越高，粗大孔隙體積越大，以及連通孔隙量越多，混凝土的抗?jié)B性必然降低。在升溫期，混凝土雖已凝結(jié)硬化但尚不具有足夠的結(jié)構(gòu)強度，混凝土內(nèi)的空氣和水將發(fā)生熱脹作用并伴隨氣水轉(zhuǎn)移作用，將增加混凝土中的孔隙量，并引發(fā)內(nèi)部微裂縫；在降溫期又由于混凝土內(nèi)水分蒸發(fā)散失，使得表層因急劇干燥收縮和溫差收縮而產(chǎn)生裂縫。蒸養(yǎng)后普通混凝土一般都會出現(xiàn)后期強度降低、滲透性增大、孔隙結(jié)構(gòu)變粗。當蒸養(yǎng)溫度過高則會影響鈣釩石在早期的生成，后期鈣釩石的生成將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞^[3，4]，蒸養(yǎng)對摻加活性混合材的水泥有時會表現(xiàn)出良好的蒸養(yǎng)適應(yīng)性，蒸養(yǎng)不僅促進了早期強度的發(fā)展，而且也提高了后期強度。

　　據(jù)已有的研究成果，對于標養(yǎng)、自然養(yǎng)護的普通混凝土摻入適量的優(yōu)質(zhì)粉煤灰，混凝土的抗?jié)B性將提高，但是對于蒸養(yǎng)粉煤灰混凝土的抗?jié)B性的研究甚少。在蒸養(yǎng)環(huán)境中，養(yǎng)護溫度的提高有利于粉煤灰的水化，能更好地發(fā)揮其活性效應(yīng)，有效減少了體系中氫氧化鈣的含量，改善混凝土的過渡區(qū)相，提高混凝土密實度，細化孔隙，因此也將提高蒸養(yǎng)粉煤灰混凝土的抗?jié)B性。本文采用快速氯離子滲透試驗方法對蒸養(yǎng)粉煤灰混凝土的抗?jié)B性進行了一系列的試驗研究。

2 試驗研究

2.1 蒸養(yǎng)混凝土長期抗氯離子滲透性試驗

　　采用浙江寧波海螺牌P.O.42.5級水泥，其強度指標見表2；粉煤灰為浙江寧波北侖港電廠生產(chǎn)的I級粉煤灰，其物理性質(zhì)見表3；湖南長沙市郊產(chǎn)5～25mm石灰石碎石，壓碎指標為7.8%；湖南湘江河砂，中砂，細度模數(shù)為2.7，II區(qū)級配合格；高效減水劑采用上?；ㄍ趸瘜W(xué)有限公司生產(chǎn)的邁地100萘系高效減水劑。

　　混凝土由強制式攪拌機拌合，攪拌時間為2分鐘，試件進行振動成型密實。一部分試件采用標準養(yǎng)護，一部分試件采用蒸汽養(yǎng)護。蒸養(yǎng)試件采用的養(yǎng)護制度為：常溫下靜停2小時，升溫2小時，恒溫8小時，降溫1小時，恒溫溫度為60±5℃。蒸汽養(yǎng)護完畢后立即脫模，測試其脫模強度，其余蒸養(yǎng)試件均放到標準養(yǎng)護室內(nèi)養(yǎng)護至試驗齡期，采用快速氯離子滲透試驗方法進行試驗。

　　氯離子滲透試驗方法（Rapid Chloride Permeability Test），又稱直流電量法，利用外加電場作用替代化學(xué)推動力加快氯離子在混凝土中的遷移過程，該方法最早由Whiting提出，后被AASHTO T277^[5]及ASTM C1202^[6]吸收為規(guī)范，是目前世界上最流行的混凝土滲透性評價方法，越來越多的研究者將其作為一種常規(guī)測試手段^[7]。該方法量測在60伏直流電壓下通電6h通過混凝土試件的庫侖電量，用以評價混凝土的滲透性。

　　快速氯離子滲透試驗法的優(yōu)點有：試驗周期很短（6h），因此能較快的獲得對混凝土滲透性的評價；以6h庫侖電量作為評價指標，測試及分析過程簡單，有利于工程應(yīng)用推廣；實驗結(jié)果重復(fù)性較好，與混凝土試件長期浸泡試驗結(jié)果有一定的相關(guān)性。

　　利用上述方法得到的混凝土試塊6h庫侖電量根據(jù)表1可以評價混凝土抗氯離子滲透性能。試驗研究了粉煤灰摻量對混凝土28天及180天抗氯離子滲透性能的影響?；炷恋呐浜媳纫姳?，試驗結(jié)果見表5和圖1。

　　由試驗結(jié)果可以看出，粉煤灰等量替代部分水泥可以提高蒸養(yǎng)混凝土的抗氯離子滲透性能，且隨粉煤灰摻量的增加，蒸養(yǎng)與標養(yǎng)混凝土6h庫侖電量均減小。在28天時，當粉煤灰摻量為10％時，蒸養(yǎng)與標養(yǎng)混凝土抗氯離子滲透等級已經(jīng)接近或達到“較低”等級。粉煤灰蒸養(yǎng)混凝土的6h庫侖電量為1009庫侖，粉煤灰標養(yǎng)混凝土的6h庫侖電量低于1000庫侖。當粉煤灰摻量為30％時，蒸養(yǎng)與標養(yǎng)混凝土6h庫侖電量分別比對應(yīng)的空白混凝土降低了69％和58％。在180天時，空白標養(yǎng)混凝土6h庫侖電量比28天時低，空白蒸養(yǎng)混凝土6h庫侖電量比28天時高27庫侖，而對于粉煤灰摻量為10％、20％、30％的蒸養(yǎng)或標養(yǎng)混凝土，6h庫侖電量一直在降低，且降幅較大。試驗結(jié)果說明，粉煤灰等量取代部分水泥，可以有效解決蒸養(yǎng)混凝土抗氯離子侵蝕能力不夠的問題。

　　無論是28天或180天，與標準養(yǎng)護混凝土相比，蒸養(yǎng)空白混凝土和蒸養(yǎng)粉煤灰混凝土的6h庫侖電量均高于對應(yīng)的標準養(yǎng)護混凝土，但隨粉煤灰摻量增加，蒸養(yǎng)混凝土的6h庫侖電量逐漸與標養(yǎng)混凝土接近。在28天時，不摻粉煤灰的蒸養(yǎng)混凝土的6h庫侖電量比標養(yǎng)混凝土高40％，當粉煤灰摻量為30％時，蒸養(yǎng)混凝土的6h庫侖電量比標養(yǎng)混凝土僅高2％。在180天時，蒸養(yǎng)和標養(yǎng)粉煤灰混凝土抗氯離子滲透性的6h庫侖電量接近，這說明隨齡期增長，粉煤灰等量替代部分水泥，有利于減小提高養(yǎng)護溫度對混凝土抗氯離子滲透性能的影響，且隨粉煤灰摻量增加，其影響進一步減弱。

2.2 蒸養(yǎng)混凝土28天抗氯離子滲透性試驗

　　采用潞州42.5級早強型普通水泥，其強度指標見表6；粉煤灰為河南姚孟電廠出產(chǎn)，粉煤灰物理性質(zhì)見表7；湖南長沙市郊產(chǎn)5～25mm石灰石碎石，壓碎指標為8.2%；湖南湘江河砂，中砂，細度模數(shù)為2.63，II區(qū)級配合格；高效減水劑采用NF－2型萘系高效減水劑，平頂山神翔化工廠生產(chǎn)。試件制作、養(yǎng)護制度及試驗方法同2.1節(jié)。

　　試驗研究了粉煤灰摻量對混凝土28天抗氯離子滲透性能的影響?；炷恋呐浜媳纫姳?，試驗結(jié)果分別見表9和圖2。

　　按表1評價混凝土抗氯離子滲透性能，可認為系列1和系列2的空白混凝土的抗氯離子滲透性能中等。摻10％粉煤灰取代水泥后，6h庫侖電量下降約50％，隨粉煤灰摻量增加，6h庫侖電量呈明顯下降趨勢，但降幅逐漸變小。粉煤灰摻量為20％時，兩個系列的蒸養(yǎng)粉煤灰混凝土的氯離子滲透性能都已達到極低水平。試驗結(jié)果表明膠凝材料的增加有利于提高混凝土抗氯離子滲透性能，同時驗證了粉煤灰能顯著提高混凝土抗氯離子滲透性能。

3 結(jié)論

　　摻入粉煤灰大大改善了混凝土的抗氯離子滲透性能，這可能要歸因于粉煤灰在混凝土中的各種作用效應(yīng)。由于粉煤灰的顆粒比水泥微細，摻入后能夠填充到水泥凝膠的孔隙中，在微觀層次上改善了混凝土的密實性，減少了較大孔隙的數(shù)量。其次，粉煤灰摻入使混凝土的有效水灰比提高，有利于水泥水化時水化產(chǎn)物的擴散。另外，在蒸養(yǎng)條件下，較高的養(yǎng)護溫度加速了粉煤灰的火山灰效應(yīng)，二次水化反應(yīng)產(chǎn)生的低鈣硅比凝膠體有利于細化孔結(jié)構(gòu)，降低孔隙率，并且會吸附一部分氯化物于其中。同時，粉煤灰的二次水化消耗了一定量的Ca(OH)₂,有利于改善過渡區(qū)。

參考文獻

　　[1] 鐵道部豐臺橋梁廠,鐵道部科學(xué)研究院鐵道建筑研究所. 混凝土的蒸汽養(yǎng)護 . 中國建筑工業(yè)出版社，1978. 108～109

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