雙摻大流動性混凝土性能研究

摘要:通過研究不同粉煤灰摻量對混凝土性能的影響，結合混凝土密實度、抗壓強度及碳化深度對雙摻大流動性混凝土作了一定的性能分析論述，最后總結出其抗壓強度及碳化深度之間存在的關系。

關鍵詞:粉煤灰 高效減水劑 碳化深度

0 引言

混凝土作為實際工程中的一種堿性材料，能使鋼筋處于鈍化狀態而不受銹蝕作用，但由于大氣中二氧化碳、水等物質的存在，滲入混凝土中對其產生碳化作用，直接導致混凝土堿度降低，使鋼筋失去鈍化，從而造成混凝土強度下降。因此提高混凝土抗碳化性能，已成為不可忽視的問題，受到越來越多人們的關注。大量實驗證明，在混凝土中同時加入粉煤灰和減水劑，由于粉煤灰活性可產生二次水化作用以及高效減水劑的特殊作用，既填充了混凝土中的孔隙，提高了密實度，又能增大混凝土的流動性，滿足和易性的要求。雙摻大流動性混凝土正是基于以上優點而配制，從而提高了混凝土的抗碳化性能。另一方面混凝土中粉煤灰的利用從一定程度上減少了我國粉煤灰排放、堆積的量，可獲得巨大的社會效益和經濟效益，相信雙摻大流動性混凝土的發展有一個廣闊的前景。

1 雙摻大流動性混凝土的密實度

1.1 高效減水劑的作用 首先，摻入高效減水劑對水泥起吸附、高度分散、潤滑的作用，促使水泥絮凝體結構的解體，釋放了氣泡中多余的水分，還將水泥團塊解體，充分利用了拌和水。其次，高效減水劑能夠使混凝土中各材料均勻分布，多余的水分填充了空隙，阻止了空氣中二氧化碳、水等物質的進入，提高了混凝土早期強度，降低其碳化深度。另外，加入高效減水劑，降低了水灰比，使水泥漿的組織密實，透氣性小，碳化速度較慢。

1.2 粉煤灰的作用機理

1.2.1 粉煤灰的形態效應 粉煤灰的主要礦物組成是海綿狀玻璃體，鋁硅酸鹽玻璃微珠，這些球狀玻璃體表面光滑、粒度細，質地致密，內表面積小，不僅使水泥漿需水量小，而且它們往往填充于水泥漿體孔隙中，使混凝土密實性大大提高，或者在相同用水量的情況下，可增大流動性，改善和易性和可泵性。

1.2.2 粉煤灰的微集料效應 粉煤灰中的微細顆粒均勻分布在水泥顆粒之中，阻止了水泥顆粒的相互粘聚，而處于分散狀態有利于水化反應的進行，同時減少了用水量，硬化后混凝土孔隙率降低，使密實度得以提高。

1.2.3 粉煤灰的活性效應 粉煤灰的活性效應也稱火山灰效應，粉煤灰中的活性成份SiO2和AI2O3與水泥和石灰的水化產物在水溶液中發生反應，生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，繼而與石膏反應生成水化硫鋁酸鈣。上述這些反應幾乎都是在水泥漿孔隙中進行的，大大降低了混凝土內部的孔隙率，改變了孔結構，提高了混凝土的密實度。粉煤灰的摻量與孔隙率的關系如圖1所示。

2 雙摻大流動性混凝土的抗壓強度

從雙摻混凝土性能來看其早期強度略低于普通混凝土，原因在于粉煤灰取代了部分水泥的用量，早期硬化混凝土中水化產物的質量減少，加上粉煤灰的顆粒活性組分的化學反應遲緩，凝結硬化的的速度減慢，其初凝時間大約推遲1-3小時左右。這與規范規定的以混凝土28天的強度考核相比，強度遠遠不及，故造成其早期強度略低。但是在混凝土配制過程中加入高效減水劑，可有效彌補早期強度低的不足，強度貢獻率大約在10%-15%左右。對于雙摻大流動性混凝土來說，其后期強度明顯提高，原因在于粉煤灰活性物二次水化作用活躍，而且粉煤灰摻量在一定范圍內越大效果越明顯，粉煤灰有效取代率也明顯提高。圖2為粉煤灰摻量與混凝土強度值的關系。

3 雙摻大流動性混凝土的碳化深度

混凝土碳化深度作為混凝土抗碳化能力的直觀體現，與混凝土的密實度、抗壓強度有著密切的聯系。對于雙摻混凝土來說，粉煤灰的摻入起到至關重要的作用。粉煤灰的摻入使水泥漿體的濃度下降，水化產物相對較小，且它的二次水化反應消耗部分氫氧化鈣，降低了堿含量，使其吸收二氧化碳的能力下降。另外，高效減水劑的使用，提高有效水灰比，加速了水泥水化率。從而整體上改善了混凝土的孔結構，孔隙率降低有利于混凝土的抗碳化性能。雙摻大流動性混凝土的碳化深度與粉煤灰的摻量關系如圖3所示。

4 結論

4.1 摻加粉煤灰和減水劑，可提高混凝土的密實度，改善孔結構;

4.2 雙摻大流動性混凝土早期強度略低，加入高效減水劑可有效彌補此不足，并且早期強度和后期強度都有所提高，強度貢獻率在10%-15%左右;

4.3 粉煤灰取代水泥量控制在35%左右，雙摻大流動性混凝土密實度、抗壓強度和碳化深度相對普通混凝土均可提高;

4.4 結合圖2和圖3分析可得到混凝土抗壓強度與碳化深度之間存在較好的相關性，如圖4所示。

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該項目為黑龍江科技學院大學生科研基金資助項目雙摻大流動性混凝土試驗及其性能研究的研究成果。