原材料對(duì)混凝土抗?jié)B性的影響

楊俊飛

（陜西明泰工程建設(shè)有限責(zé)任公司，陜西　西安 710065）

原材料對(duì)混凝土抗?jié)B性的影響

楊俊飛

（陜西明泰工程建設(shè)有限責(zé)任公司，陜西西安 710065）

本文主要介紹了膠凝材料、骨料、外加劑、水對(duì)普通混凝土抗?jié)B性的影響，以供同行參考。

混凝土；原材料；抗?jié)B性

0　引言

混凝土的耐久性關(guān)系到混凝土建筑物的使用壽命及維修等重要問題，國(guó)家每年因混凝土耐久性問題支出龐大的費(fèi)用，因此，提高混凝土的耐久性已迫在眉睫。混凝土耐久性指標(biāo)包括抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性、混凝土的碳化及堿骨料反應(yīng)等。抗?jié)B性是混凝土耐久性的第一道防線，吳中偉等人[1]認(rèn)為提高混凝土的抗?jié)B性是改善混凝土耐久性的關(guān)鍵。作為抗?jié)B性的表征國(guó)內(nèi)外有三種：即透水性、透氣性和抗氯離子滲透性。本文僅從原材料對(duì)混凝土抗?jié)B性的影響予以分析，以供同行參考。

1　膠凝材料

1.1水泥

硅酸鹽水泥硬化較快，早期強(qiáng)度較高，抗凍性好，但水化熱量大，不宜用于大體積混凝土和地下有侵蝕環(huán)境的混凝土。礦渣硅酸鹽水泥水化熱低，抗硫酸鹽侵蝕能力強(qiáng)，但泌水性較大，干縮性較大，抗?jié)B性較差。火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥干縮性大，強(qiáng)度發(fā)展慢，早期強(qiáng)度低，耐熱性較差。粉煤灰水泥早期強(qiáng)度低，水化熱較小，抗凍性差，適用于氣溫較高的地區(qū)。復(fù)合水泥凝結(jié)硬化慢，早期強(qiáng)度低，抗凍性差，而普通硅酸鹽水泥早期強(qiáng)度增長(zhǎng)快，水化熱較高，泌水性小，干縮性較小，為 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》里抗?jié)B混凝土配合比推薦的水泥品種。

普通混凝土嚴(yán)禁使用過期水泥和不合格水泥，特別是已受潮結(jié)塊、成團(tuán)的水泥，由于水泥水化不充分，水化作用不完全會(huì)影響混凝土抗?jié)B性。

1.2粉煤灰

岳晨曦、陳風(fēng)揚(yáng)等[2]通過對(duì)濕粉煤灰抗?jié)B混凝土的試驗(yàn)研究，得出了濕粉煤灰摻量與濕粉煤灰混凝土強(qiáng)度、抗?jié)B性的關(guān)系，當(dāng)粉煤灰摻量小于 25% 時(shí)，混凝土強(qiáng)度抗?jié)B等級(jí)隨摻量的增加而提高，當(dāng)摻量達(dá)到 25% 時(shí)混凝土強(qiáng)度抗?jié)B等級(jí)達(dá)最高，摻量超過 25% 后，混凝土強(qiáng)度抗?jié)B等級(jí)有所降低，甚至低于基準(zhǔn)混凝土的強(qiáng)度抗?jié)B等級(jí)。陳月順等人[3]的研究也表明同樣的規(guī)律。

1.3礦渣粉

單摻礦渣粉可以很大程度上提高混凝土的抗?jié)B性。早期礦渣粉只起到填充作用，活性沒有發(fā)揮出來，隨著活性組分與水泥水化產(chǎn)生的氫氧化鈣以及高堿性水化硅酸鈣發(fā)生二次反應(yīng)，生成低堿性水化硅酸鈣，使水泥石中的水化凝膠物質(zhì)數(shù)量增加，改善了界面結(jié)構(gòu)和孔結(jié)構(gòu)，降低了混凝土的孔隙率，提高了混凝土的抗?jié)B性。

礦渣粉和粉煤灰的雙摻可發(fā)生“超疊效應(yīng)”，使得雙摻礦物微粉的混凝土界面結(jié)構(gòu)和孔結(jié)構(gòu)得到最佳改善，空隙率最低，致密度最高，抗?jié)B性最好。

1.4其他礦物摻合料

礦物摻合料如硅灰、沸石粉、磨細(xì)石灰石粉等的摻入可降低部分水泥用量，改善界面過渡區(qū)的結(jié)構(gòu)，降低孔隙率，進(jìn)而改善混凝土的抗?jié)B性，近年來不少專家學(xué)者及一線使用人員對(duì)礦物摻合料進(jìn)行了相應(yīng)的研究，取得了一定的成果和明顯的經(jīng)濟(jì)效益。JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》[4]中關(guān)于抗?jié)B混凝土規(guī)定：每立方米混凝土中膠凝材料總量不宜低于 320 千克。

2　骨料

骨料占混凝土體積的 70%～80%，在普通混凝土中起骨架和填充作用，選擇合適的骨料類型及數(shù)量，可以顯著提高混凝土的抗?jié)B性。

2.1粗骨料

混凝土常用粗骨料有卵石和碎石，卵石表面較光滑，拌制相同和易性和強(qiáng)度的混凝土需水量和膠材用量比碎石混凝土要少，碎石表面粗燥，且多棱角，與膠材的粘結(jié)比較好，要想獲得一定的抗?jié)B性，需要較高的砂率和膠材用量。

石子粒徑及級(jí)配也影響混凝土的抗?jié)B性，石子的最大公稱粒徑不宜大于 40mm，如果石子粒徑過大，混凝土的和易性及流動(dòng)性會(huì)受影響，經(jīng)濟(jì)性也不佳。具體粒徑大小還受結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，鋼筋間距大小，配筋密集程度影響。連續(xù)級(jí)配的石子密實(shí)性好，所需的水泥漿量少，配制的混凝土和易性、流動(dòng)性及強(qiáng)度優(yōu)于單級(jí)配混凝土。

此外，粗骨料的含泥量、泥塊含量、硫酸鹽及堿含量等也影響界面過渡區(qū)及界面過渡區(qū)的水泥漿質(zhì)量，進(jìn)而影響混凝土的抗?jié)B性。一般含泥量不得大于 1.0%，泥塊含量不得大于 0.5%。粗骨料中有機(jī)質(zhì)含量也應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，在混凝土中占有一定的體積，可能會(huì)形成孔洞，影響混凝土的抗?jié)B性。

2.2細(xì)骨料

細(xì)骨料常見的有天然砂和機(jī)制砂，天然砂又分為河砂和海砂。機(jī)制砂棱角多、表面粗燥，并且含有一定量的石粉，粗糙的表面和一定的石粉含量在混凝土中能形成較強(qiáng)的界面過渡區(qū)，阻礙氯離子在通道中的傳輸，提高了混凝土的抗?jié)B性。

砂率對(duì)普通混凝土抗?jié)B性有很大影響，若要普通混凝土抗?jié)B性好宜采用較高的砂率，砂率宜為 35%～45% 。砂率太小，砂漿在混凝土中僅能起到粘結(jié)填充作用，不足以使粗骨料顆粒保持一定的距離，不能切斷混凝土內(nèi)部的部分毛細(xì)管道，也不能使混凝土達(dá)到一定的密實(shí)度，從而降低了混凝土的抗?jié)B性。砂率太大，砂漿所需的膠凝材料用量大，用水量大，混凝土各組分容易離析，硬化后的混凝土勻質(zhì)性變差，結(jié)構(gòu)上易產(chǎn)生分層和裂縫，同樣能降低混凝土的抗?jié)B性。在原材料及水灰比固定的條件下，能使拌合物的坍落度達(dá)到規(guī)定值時(shí)，用水量最小的含砂率（此時(shí)拌合物具有良好的粘聚性和保水性）為最佳含砂率。

細(xì)骨料宜采用中砂，含泥量不得大于 3.0%，泥塊含量不得大于 1.0%。

3　外加劑

為了改善和調(diào)節(jié)混凝土或砂漿的功能，在拌制時(shí)加入的有機(jī)、無機(jī)或復(fù)合的化合物，即外加劑。和混凝土抗?jié)B性相關(guān)的主要有減水劑、引氣劑、膨脹劑等。

3.1減水劑

減水劑能使混凝土中用水量減少，減少水泥絮凝，使水泥絮凝體內(nèi)的游離水釋放出來，減少了多余的水在干燥后蒸發(fā)帶來的空隙，減少收縮，降低水化熱，提高混凝土的抗?jié)B性。

3.2引氣劑

引氣劑的加入使混凝土內(nèi)部引入不聯(lián)通的微小氣泡，截?cái)嗔嗣?xì)管通道，減少了毛細(xì)管抽吸效應(yīng)，改變了孔隙結(jié)構(gòu)，從而提高了混凝土的抗?jié)B性。應(yīng)嚴(yán)格控制引氣劑的摻量，當(dāng)引氣量超過 6% 時(shí)，會(huì)引起混凝土抗?jié)B性的急劇下降。

3.3膨脹劑

選擇膨脹劑應(yīng)依據(jù)限值膨脹率設(shè)計(jì)值、工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用環(huán)境綜合判定。普通膨脹劑根據(jù)膨脹源的不同，主要有兩類，以鈣礬石為主要或輔助膨脹源的和以氧化鈣為膨脹源的，其中，以鈣礬石為膨脹源的膨脹劑不得長(zhǎng)期處于環(huán)境溫度高于 80℃ 的混凝土工程中，鈣礬石在 70℃ 左右條件下會(huì)分解，生成單硫型水化硫鋁酸鈣，當(dāng)溫度降低時(shí)，鈣礬石再次形成，產(chǎn)生延遲膨脹，會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生破壞。鈣礬石的生成是一個(gè)溶解析晶反應(yīng)，對(duì)水的需求量極大，無外部水養(yǎng)護(hù)的條件下硫鋁酸鈣類膨脹劑配制的混凝土幾乎無膨脹。以氧化鈣為膨脹源的膨脹劑主要依靠拌合水生成膨脹相的氫氧化鈣，還可以繼續(xù)參與水化生成更多的水化硅酸鈣凝膠，提高混凝土的密實(shí)度，增強(qiáng)混凝土的抗?jié)B性。在無外部水養(yǎng)護(hù)及冬季施工條件下宜使用氧化鈣類膨脹劑。

3.4其他外加劑

其他外加劑如防水劑、密實(shí)劑、阻銹劑等也有相關(guān)學(xué)者做過研究，對(duì)普通混凝土的抗?jié)B性提高也有一定促進(jìn)作用。

4　水

混凝土拌合用水按水源可分為飲用水、地表水、地下水、海水以及經(jīng)過處理或處置的廢水。混凝土拌合用水必須符合 JGJ 63—2006 《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》要求。

磁化水對(duì)混凝土內(nèi)部的空隙結(jié)構(gòu)有一定的影響，王一新等人[5]的研究表明：磁化水可以提高混凝土的抗氯離子滲透性和抗?jié)B性。

5　結(jié)語(yǔ)及展望

原材料的質(zhì)量會(huì)對(duì)普通混凝土的抗?jié)B性產(chǎn)生一定的影響，在實(shí)際施工過程中，我們可以根據(jù)需要選擇合適的、經(jīng)濟(jì)性的原材料。此外，水膠比、灰砂比以及混凝土的攪拌、運(yùn)輸、澆筑、養(yǎng)護(hù)、環(huán)境因素、荷載等都對(duì)混凝土的抗?jié)B性有一定影響，有待我們進(jìn)一步的研究。

[1] 遲陪云．現(xiàn)現(xiàn)代混凝土技術(shù)[M]．上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1999．

[2] 岳晨曦，陳風(fēng)揚(yáng)．濕粉煤灰抗?jié)B混凝土的試驗(yàn)研究[J]．建筑技術(shù)開發(fā)，1996(4): 20-21．

[3] 陳月順，劉莉，吳宏偉．粉煤灰摻量對(duì)混凝土抗?jié)B性影響的研究[J]．新型建筑材料，2007(3): 23-26．

[4] JGJ 55—2011．普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程[S]．

[5] 王一新，王有凱．磁化水改善混凝土抗?jié)B性能試驗(yàn)研究[J].河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012(5): 113-116．

［通訊地址］陜西省西安市科技七路 18 號(hào)（710065）

楊俊飛（1980—），男，國(guó)家二級(jí)建造師，交通部試驗(yàn)檢測(cè)工程師，石家莊鐵道學(xué)院無機(jī)非金屬材料專業(yè)畢業(yè)，工科學(xué)士，西安交通大學(xué)在讀工商管理碩士，主要從事建筑施工管理及商品混凝土的研制與應(yīng)用工作。