不同水膠比下粉煤灰摻量對混凝土抗滲性能的影響

郭 小 森

(中冶天工集團有限公司，天津 300308)

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不同水膠比下粉煤灰摻量對混凝土抗滲性能的影響

郭 小 森

(中冶天工集團有限公司，天津 300308)

為探究粉煤灰摻量對混凝土抗滲性能的影響規律，對不同水膠比下粉煤灰混凝土抗滲性能進行了分析，結果表明：混凝土摻入20%粉煤灰可有效改善其抗滲性能，隨著粉煤灰摻量增加，混凝土抗滲性能逐漸加速劣化；水膠比是影響混凝土抗滲性能重要因素，對于大摻量粉煤灰混凝土可通過限制水膠比保證其抗滲性能。

混凝土，粉煤灰，抗滲性能，水膠比

隨著人們對混凝土耐久性問題認識的不斷深入，逐漸認識到混凝土材料耐久性的劣化主要是由于侵蝕性介質的浸入，耐久性劣化的快慢取決于腐蝕介質浸入內部的速率，因而混凝土抗滲性能越好，其耐久性越好[1，2]。改善混凝土抗滲性能首先可在配合比方面予以考慮[3]，在配合比設計中用水量是影響混凝土密實度的主要原因，用水量越大混凝土耐久性劣化越嚴重。同時，粉煤灰作為礦物摻合料已經廣泛應用于混凝土配合比設計之中[4]，研究表明粉煤灰在水化的過程中可改善水泥基體的孔隙率和孔結構，提高混凝土抗滲性能[5]。實驗從水膠比和粉煤灰摻量兩個因素出發，探究不同水膠比下粉煤灰摻量對混凝土抗滲性能的影響。

1 試驗及原材料

1.1 實驗材料

實驗采用P.Ⅱ42.5硅酸鹽水泥，Ⅱ級粉煤灰，其化學組成如表1所示；細骨料細度模數為3.0，表觀密度2 640 kg/m3，含泥量小于1.5%的河砂；粗骨料采用粒徑為5 mm～25 mm連續級配的破碎石灰石，表觀密度2 660 kg/m3。含泥量小于0.8%；減水劑采用萘系高效減水劑，減水率21%。

表1 水泥與粉煤灰化學組成

1.2 配合比設計

為研究不同水膠比下粉煤灰摻量對混凝土抗滲性能的影響規律，實驗設計水膠比為0.36，0.43，0.50，粉煤灰等量取代水泥0%，20%，40%和60%，其中取代量0%為基準實驗組。調整減水劑用量使混凝土的坍落度控制在180 mm±20 mm，其具體配合比如表2所示。

表2 混凝土配合比及實驗值

1.3 實驗方法

試驗依據GB J82—85普通混凝土長期性能和耐久性試驗方法進行。試件上口直徑為175 mm，下口直徑為185 mm，高150 mm，試驗每組6塊試件。每組試件養護齡期為28 d，試件養護完成后將表面晾干，融化固體石蠟涂于試件側面作為密封材料，隨即在螺旋加壓裝置上將試件壓入經烘烤預熱過的試件套中。待冷卻后解除壓力，連同試件套安放于抗滲儀器上進行試驗。試驗水壓從0.1 MPa開始，每隔8 h增加0.1 MPa，直至透水試件超過3個時停止試驗，記錄相應水壓力。

2 試驗結果與分析

2.1 水膠比對混凝土抗滲性能的影響

各水膠比下混凝土抗滲系數如表2所示。實驗數據折線圖如圖1所示。

從圖1中可以看出，水膠比增加混凝土滲透系數隨之增加。水膠比為0.36時，混凝土滲透深度為36 mm，滲透系數為6.1，混凝土在低水膠比的情況下有較高的抗滲性能。水膠比超過0.43后，混凝土抗滲耐久性劣化明顯，當水膠比為0.50時，混凝土滲透深度為101 mm，抗滲系數為27.5，混凝土抗滲性能劣化嚴重。水膠比是影響混凝土密實度的重要因素，隨著水膠比增大，混凝土密實度下降，抗滲耐久性劣化趨勢加劇。

2.2 粉煤灰摻量對混凝土抗滲性能的影響

粉煤灰摻量對混凝土抗滲性影響如圖2所示。

從圖2中可以看出，各水膠比下粉煤灰混凝土滲透系數呈現出先減小后增加的趨勢，當粉煤灰摻量為20%時混凝土滲透系數最小，混凝土抗滲性能明顯優于基準組，隨著粉煤灰摻量增加，混凝土抗滲性能逐漸劣化。當粉煤灰摻量為60%時，混凝土抗滲性能與基準組相近，其中水膠比為0.50，粉煤灰摻量為60%時混凝土抗滲系數為23.7，高于基準組混凝土滲透系數。當水膠比為0.36和0.43，粉煤灰摻量為60%時，混凝土抗滲性能仍優于水膠比為0.50的基準混凝土，可見隨著粉煤灰摻量增加可通過限制水膠比保證其抗滲性能。

與基準混凝土組相比，當摻入適量粉煤灰時，由于粉煤灰顆粒較小且在混凝土自身的堿性條件下易于水化，生成具有膠凝性質的C-S-H，未水化的粉煤灰顆粒充當微集料，細化了混凝土的微觀結構，減緩腐蝕介質侵入速度，有效提高了混凝土抗滲性能。隨著粉煤灰取代水泥的用量增加，加速了混凝土抗滲性，耐久性能劣化，粉煤灰雖然具有“活性效應”，其水化產物可改善混凝土微觀結構，但由于粉煤灰水化產物包裹于顆粒表面，阻止粉煤灰顆粒進一步的水化反應，表現為早期水化產物較少，加之水泥被部分取代，致使膠凝材料水化產物減少，混凝土難以形成致密的微觀結構，因而混凝土抗滲耐久性隨粉煤灰摻量增加而逐步劣化，當粉煤灰取代水泥用量為60%時，其抗滲性能接近于基準試驗組。

3 結語

1)水膠比是影響混凝土抗滲性能的重要因素，水膠比越大，混凝土抗滲性能劣化越嚴重。2)粉煤灰摻入量為20%時，可顯著改善混凝土抗滲耐久性能，隨著粉煤灰摻量增加，混凝土抗滲耐久性逐漸劣化。當粉煤灰摻量為60%時，混凝土抗滲性能與基準組接近，粉煤灰對混凝土抗滲性能的改善作用并未隨摻量增加而提高。3)粉煤灰摻量為60%時，在低水膠比情況下混凝土抗滲性能仍優于水膠比為0.50的基準混凝土，在工程實踐中隨著粉煤灰摻量增加可通過限制水膠比保證其抗滲性能。

[1] 楊維康,劉生輝,屈潤材,等.自密實混凝土抗凍抗滲性能研究現狀[J].山西建筑,2014，40(25):154-156.

[2] 楊啟斌.粉煤灰路面高強混凝土抗滲性能試驗研究[J].山西建筑,2008，34(19):17-18.

[3] 易 成,謝和平,孫華飛,等.混凝土抗滲性能研究的現狀與進展[J].混凝土,2003,2(160):7-11，34.

[4] 齊立劍.養護方式與水膠比對粉煤灰混凝土抗碳化性能的影響[D].秦皇島：燕山大學,2013.

[5] 陳惠蘇,孫 偉,Stroeven Piet.水泥基復合材料集料與漿體界面研究綜述(二):界面微觀結構的形成、劣化機理及其影響因素[J].硅酸鹽學報,2004(1):70-79.

Effects of fly ash content on concrete impermeability under different water binder ratio

Guo Xiaosen

(MCC Tiangong Group Corporation Limited, Tianjin 300308, China)

In order to investigate the influences of differents fly ash content on the permeability of concrete. The permeability of concrete with different water binder ratio was analyzed. The results show that： the dosage of fly ash with 20 percent can improve the impermeability effectively, and the impermeability of concrete seriously decreases with the increase of the dosage of fly ash. The water binder ratio is an important factor affecting the performance of concrete anti-permeability. For the concrete with high content of fly ash, the anti-permeability performance can be guaranteed by limiting the water binder ratio.

concrete, fly ash, impermeability, water binder ratio

1009-6825(2016)12-0093-03

2016-02-16

郭小森(1979- )，男，工程師

TU528

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