對改性輔助膠凝材料的制備及耐久性能分析

袁 芬 鄭 龍 蘆向晶 曹鶴磊

（寧夏新豐益節能科技有限公司，寧夏 銀川 750000）

目前，水泥基膠凝材料在國家大型混凝土工程建設中得到了廣泛運用，其性能會給工程質量帶來較大影響。因此，必須加強對先進技術的利用，合理添加改性輔助膠凝材料，增強混凝土結構耐久性，延長其使用年限，從而更好建設我國大型混凝土工程。

1 水泥基凝膠材料概述

當前，為了促進水泥混凝土材料耐久性與鋼筋保護作用的提升，國內外通常會采取將超細礦物摻合料添加到水泥基膠凝材料中這一方式，即通過對摻合料晶核效應、火山灰活性效應以及微集料填充效應的利用，對水泥混凝土的化學組成與微觀結構進行調控，以此來達到相應目的[1]。但實際上，當前常用的粉煤灰等礦物摻合料在早期階段有著較差的火山灰活性效應，不但會降低混凝土材料強度，還會使材料抗碳化性能與抗氯離子滲透能力降低。針對這一情況，必須加強對先進納米技術的運用，優化摻合料的各種效應，從而促進混凝土材料耐久性與力學性能的提升。

2 改性輔助膠凝材料的制備與耐久性能

2.1 具體試驗

2.1.1 原材料

本文試驗主要會用到水泥、礦粉、減水劑、粉煤灰以及硅灰等材料。其中，水泥選用的是寧夏賽馬水泥有限公司的產品、礦粉選擇的是寧夏昊豐偉業鋼鐵有限公司生產的S95礦渣粉、減水劑運用的是天津雍陽減水劑廠的UNF-5 減水劑；而粉煤灰與硅灰則分別來自于寧夏鴛鴦湖電廠與西安霖源微硅粉有限公司。同時，阻銹組分則是在實驗室中自制成的。

2.1.2 制備混凝土試塊

在本文試驗中，混凝土的等級強度是C40，砂率是0.45，水灰比是0.4，而塌落度則處在180 到200 毫米范圍內。

2.1.3 防銹性能測試

本文試驗以《規程》為依據，展開了綜合性能測定工作，具體過程如下：把需要檢測的砂漿試塊放到相應的電解池試驗箱中，嚴格遵循技術規程要求，合理連接導線，并在168 小時中連續施加1200 毫伏恒定電壓，最后對電流值進行測量。如果測出的電流值不超過150 微安，則可以判定不存在腐蝕問題。

2.1.4 表征測試

在本文試驗中，主要是依照《標準》要求，展開了抗氯離子滲透與抗硫酸鹽侵蝕兩種試驗，其中，抗氯離子滲透試驗采取的是電通量法。同時，還以《方法》為依據，開展了抗壓強度測試。

2.2 結果分析

首先，礦粉摻量給輔助膠凝材料強度帶來的影響。通過具體試驗可以獲得如下數據（部分）：編號JZ0 的礦物粉體含量是0%，需水量比是100%，在3 天、7 天以及28 天時，其抗彎強度分別是4.7 兆帕、6.3 兆帕以及8.6 兆帕；抗壓強度分別是25.4 兆帕、35.7 兆帕以及53.8 兆帕；而活性指數則分別是100%、100%以及100%。編號K30 的礦物粉體含量是30%，需水量比是98%，在3 天、7 天以及28 天時，其抗彎強度分別是5.0 兆帕、6.2 兆帕以及9.0 兆帕；抗壓強度分別是20.8 兆帕、35.0 兆帕以及60.8 兆帕；而活性指數則分別是82%、98%以及113%。由此可知，在摻入較少的礦粉時，早期水泥膠砂強度較為接近基準，在28 天之后會大于基準強度；在摻入10%與20%礦粉時，3 天后的活性指數是106%與95%，28 天后的活性指數則是113%與115%，比基準水泥強度高。而在礦粉摻量逐漸提升條件下，雖然早期的強度會降低，但后期強度則會大幅度增長。例如，在摻入30%、40%以及50%礦粉時，在3 天后，抗壓強度下降范圍處在18%到31%，而在28 天之后，抗壓強度則會提升8%到13%。對水泥膠砂而言，礦粉的摻入，在早期時不會使其抗折強度出現降低現象，但在后期則能夠使其強度遠大于基準樣品，而水泥膠砂抗折強度提升后，可以給抗裂性帶來積極影響。

其次，粉煤灰摻量給水泥膠砂帶來的影響。分析具體試驗數據可知，將粉煤灰摻入到水泥膠砂中，在一定程度上可以發揮減水作用，并且減水作用與粉煤灰摻量成正比例關系，但需要注意的是，粉煤灰摻入會導致強度降低。粉煤灰摻入量會給膠砂強度帶來較大影響，因此，在實際工藝復合過程中，應該對粉煤灰摻量進行合理控制，將其優點充分發揮出來，并為強度提供有力保障。

再次，功能阻銹組分。相關研究指出，鋼筋混凝土結構的耐久性在很大程度上會受到鋼筋腐蝕的影響，而將適量鋼筋阻銹劑摻入其中，則能夠發揮相應保護作用，或者是對鋼筋腐蝕破壞進行延緩，增加工程壽命。通過對阻銹組分XRD譜圖進行分析可知，只有不具備氯鹽、亞硝酸鈉等成份，才屬于環保型的阻銹組分。

最后，微觀結構表征。結合本次試驗可知，將改性輔助膠凝材料添加到混凝土中，會使結構中的水泥石被水化產物所填充，并且表面十分均勻，而在放大2 萬倍后觀察發現，水化產物互相交錯，片狀的氫氧化鈣晶體會在水泥石上附著，而水化產物之間會促進致密結構的形成。同時，在綜合考慮各種規范后可知，如《外加劑》、《規程》等，將18%改性輔助凝膠材料添加到混凝土或者是膠砂中，不但能夠促進混凝土抗硫酸鹽能力的提升，還可以使C40 混凝土的電通量不超過500，抗氯離子滲透性能較好[2]。

3 結語

綜上所述，提高混凝土結構耐久性已經成為了一項重要工作。因此，必須了解水泥基凝膠材料實際摻和情況，結合具體試驗結果，制備改性輔助凝膠材料，并將18%的改性材料摻入到砂漿中，促進混凝土抗硫酸能力與抗氯離子能力的提升，增強混凝土結構耐久性，從而促進其在海洋工程得到廣泛運用。