淺析礦物摻合料與水膠比對混凝土耐久性的影響

常 江（安徽雙龍混凝土有限公司，安徽合肥230015）

淺析礦物摻合料與水膠比對混凝土耐久性的影響

常 江（安徽雙龍混凝土有限公司，安徽合肥230015）

隨著社會主義經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會各界對混凝土建筑工程的需求量也隨之日益增多。不言而喻，混凝土工程自然離不開混凝土，而且混凝土的耐久性會在很大程度上影響混凝土建筑工程的可靠性、安全性以及使用壽命，而水膠比和礦物摻合料又會對混凝土的耐久性造成極大的影響，因此本文分析了礦物摻合料與水膠比對混凝土耐久性產(chǎn)生的影響。

礦物摻合料；水膠比；混凝土耐久性

引言

近些年，隨著國內(nèi)外土木工程行業(yè)的飛速發(fā)展，建筑行業(yè)對于混凝土耐久性的要求也在不斷提高。而影響混凝土耐久性的兩個(gè)非常重要的因素就是水膠比和礦物摻合料的摻量。為此，筆者對各種混凝土的耐磨性、抗氯離子滲透性、坑硫酸鹽腐蝕性能以及抗凍性能等進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，并對水膠比、礦物摻合料的摻量與混凝土耐久性之間的關(guān)聯(lián)極性及關(guān)聯(lián)程度進(jìn)行了分析、總結(jié)，以期全方位的提升混凝土的耐久性。

1 實(shí)驗(yàn)研究

1.1 原材料

攪拌水選用的是與國家標(biāo)準(zhǔn)要求相符的飲用水；砂選取的是細(xì)度模數(shù)是2.7的霍山河砂，與2區(qū)級配要求相符；水泥選取的是產(chǎn)自銅陵海螺水泥有限公司的P·O42.5級普通硅酸鹽水泥，其標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量是25.3%，其他指標(biāo)都與《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）的規(guī)定相符合[1]；減水劑選用的是江蘇博特新材料有限公司生產(chǎn)的緩凝型聚羧酸系高效減水劑PCA，其減水率是26.5%；石子選用的是產(chǎn)自巢湖散賓的5～22mm的碎石顆粒；礦渣粉選用的是產(chǎn)自合肥青雅有限公司的S95礦渣微粉，具有112%的流動度比和435m2/kg的表面積；粉煤灰則選取的是產(chǎn)自淮南平圩的一級粉煤灰，其比表面積是325m2/kg，需水比是90.2%。

1.2 實(shí)驗(yàn)方案

選用的基準(zhǔn)混凝土是未摻入礦物摻合料的C1且水膠比是0.38的混凝土，之后再分別對礦渣粉摻入量為15%、粉煤灰摻入量為25%的C2混凝土、礦渣粉摻入為15%、粉煤灰摻入量為15%的C3混凝土以及礦渣粉摻入量為35%、粉煤灰摻入量為15%的C4混凝土進(jìn)行配制，且它們的水膠比都保持0.39不變，以此來對礦物摻合料的不同摻量給混凝土的耐久性所造成的影響進(jìn)行探究。與此同時(shí)，之后再對礦渣粉的摻入量和粉煤灰的摻入量均與C2相同，帶水膠比不同的C5、C6混凝土，C5混凝土的水膠比是0.35，C6混凝土的水膠比是0.30。以此來對不同的水膠比給混凝土的耐久性所造成的影響進(jìn)行探究。

1.3 實(shí)驗(yàn)辦法

1.3.1 混凝土抗氯離子滲透檢測辦法

采取ASTM C1202-97氯離子滲透快速檢測辦法，對標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)56d的300mm×300mm×300mm的混凝土實(shí)施切割，將其分割為φ200mm×100mm的混凝土樣塊，再借助電通量測定儀對混凝土樣塊的7h電能量進(jìn)行測定，并以此來對混凝土的抗氯離子滲透性能進(jìn)行評估[2]。

1.3.2 抗凍性檢測辦法

采取GB/T 50082-2009快速凍融的檢測辦法，對標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)56d的200mm×200mm×800mm的混凝土試樣實(shí)施凍融處理5，對混凝土試樣在經(jīng)過300次凍融循環(huán)之后的橫向基頻進(jìn)行檢測，同時(shí)對混凝土試樣凍融后的相對彈性模量進(jìn)行測算，以此來對混凝土的抗凍性能進(jìn)行評估[3]。

1.3.3 耐磨性檢測辦法

按照GB/T 16925-1997來對200mm×200mm×200mm的混凝土試樣進(jìn)行制作，同時(shí)對其實(shí)施56d的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，之后再對其實(shí)施耐磨測試，通過對磨頭及磨槽深度的研磨轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行測量來對混凝土的耐磨度進(jìn)行測算，并以此來對混凝土的耐磨性能進(jìn)行評定[4]。

1.3.4 抗硫酸鹽腐蝕檢測辦法

按照鐵建設(shè) [2005]160號文中膠凝材料抗硫酸鹽腐蝕性能快速檢測辦法的相關(guān)要求來對20mm×20mm×120mm的水泥膠砂試樣進(jìn)行制作，并將其放入50℃的潔凈飲用水中進(jìn)行為期7d的養(yǎng)護(hù)，再把水泥膠砂試樣平均分為兩組，每組都均等分成9塊，其中一組浸泡于3%的Na2SO4腐蝕溶液之中，另一組則放置于20℃的飲用水中。29d之后再對兩組水泥膠砂試樣的抗折強(qiáng)度進(jìn)行測量，并將測量數(shù)據(jù)當(dāng)作水泥膠砂的抗硫酸鹽侵蝕指數(shù)，以此來對混凝土的抗硫酸鹽腐蝕性能進(jìn)行評估。

1.4 結(jié)果和討論

1.4.1 混凝土抗氯離子受到滲透性不同水膠比及礦物摻合料的摻量的影響

通過實(shí)驗(yàn)不難發(fā)現(xiàn)（圖1），如果水膠比保持不變，和其他混凝土相比，基準(zhǔn)混凝土C1的電通值顯然要高得多，其主要原因在于，在基準(zhǔn)混凝土中只使用了水泥這種凝膠材料，砂漿之間的縫隙均由水泥顆粒來填補(bǔ)，這樣便會導(dǎo)致混凝土內(nèi)部存在較多的縫隙，無法達(dá)到較好的密實(shí)性，自然也就無法達(dá)到較好的抗氯離子滲透性能。與粉煤灰和礦渣粉相比，水泥的顆粒較大，在混凝土中摻入礦物摻合料，可以使混凝土的內(nèi)部的孔隙得到更好的填補(bǔ)，從而增強(qiáng)混凝土的密實(shí)性，進(jìn)而增強(qiáng)混凝土的抗氯離子滲透性。同時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果還可得知，電通量最小的是C3混凝土，這主要是由于粉煤灰和礦渣粉的產(chǎn)量比例不同，影響了抗氯離子的，滲透性，礦渣粉和粉煤灰除了可以有效的填補(bǔ)水泥石-骨料之間以及水泥顆粒之間的孔隙之外，而且按照一定的比例將粗細(xì)不同的礦渣粉與粉煤灰混合摻入混凝土之后，它們之間能夠互相填補(bǔ)，并產(chǎn)生復(fù)合超疊加效應(yīng)，構(gòu)成密集的堆聚體系，這樣可以有效的填補(bǔ)混凝土內(nèi)部的空隙，有效的優(yōu)化混凝土的孔結(jié)構(gòu)，從而全面增強(qiáng)混凝土的抗氯離子滲透性能。

圖1 大摻量礦物摻合料混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)與水膠比的關(guān)系

另一方面，通過對摻入相同量的礦物摻合料，但水膠比不同的C6、C5以及C2混凝土在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)56d后7h的電通量值進(jìn)行測量與對比，可以發(fā)現(xiàn)，隨著水膠比的不斷減小，混凝土的電通量值也會不斷的減小，而混凝土的抗氯離子滲透性則會隨之不斷的增強(qiáng)。究其原因，主要是由于隨著水膠比的不斷減小，混凝土在硬化過程中所流失的水分就越少，混凝土的孔隙率也就會隨之減小，連通的毛細(xì)孔也會逐漸減少，這樣一來，混凝土的抗氯離子滲透性也必將隨之增強(qiáng)。礦物摻合料的添加，使混凝土能夠達(dá)到0.38的水膠比，其電通量值也不會突破1500C，符合設(shè)計(jì)規(guī)定，這充分證明礦物摻合料可以使混凝土的抗氯離子滲透性得到有效的增強(qiáng)。

1.4.2 不同水膠比及礦物摻合料的摻量對混凝土耐磨性、抗凍性以及抗硫酸鹽侵蝕性所造成的影響

通過對礦渣粉摻入量、粉煤灰摻入量以及水膠比與抗硫酸鹽侵蝕系數(shù)、耐磨度及相對動彈性模量的灰色關(guān)聯(lián)度計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，這充分說明，礦渣粉與粉煤灰的摻入量與混凝土的抗硫酸侵蝕性能、耐磨性能以及抗凍性能呈現(xiàn)正關(guān)聯(lián)極性，這證明礦渣粉與粉煤灰的添加能夠使混凝土的抗硫酸侵蝕性能、耐磨性能以及抗凍性能實(shí)現(xiàn)顯著的提升；而水膠比與混凝土的抗硫酸侵蝕系數(shù)、耐磨度及相對動彈性模量則呈現(xiàn)負(fù)關(guān)聯(lián)極性關(guān)系，這表明水膠比會在一定程度上降低混凝土的抗硫酸侵蝕性能、耐磨性能以及抗凍性能，且水膠比越大，混凝土的抗硫酸侵蝕性能、耐磨性能以及抗凍性能減弱得越明顯。

1.5 結(jié)論

在混凝土中添加礦渣粉及粉煤灰可以使混凝土的電通量實(shí)現(xiàn)明顯的減少，同時(shí)，按照一定的比例把礦渣粉與粉煤灰混合加入混凝土中，能夠產(chǎn)生復(fù)合超疊加效應(yīng)，而且在摻入15%的礦渣粉與粉煤灰，且水膠比是0.38的情況下，混凝土的抗氯離子滲透性能可達(dá)到最大值，而如果繼續(xù)增大水膠比的話，又會減弱混凝土的抗氯離子滲透性能；而且礦渣粉與粉煤灰的摻入可以使混凝土的抗硫酸侵蝕系數(shù)、耐磨度及相對動彈性模量得到顯著的提升，而水膠比則會減弱混凝土的抗硫酸侵蝕系數(shù)、耐磨度及相對動彈性模量。

2 結(jié)語

總而言之，混凝土的耐久性直接關(guān)系著混凝土工程的使用壽命及質(zhì)量，所以，我們必須不斷的對影響混凝土耐久性的礦物摻合料及水膠比進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，以便探尋出提升混凝土耐久性的對策，從而保障我國建筑事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

TU755

A

2095-2066（2016）34-0263-02

2016-11-23