粉煤灰珊瑚骨料混凝土內摻氯離子擴散和吸水性能

蘇 麗,牛荻濤,2，羅 揚,黃大觀,羅大明,2

(1.西安建筑科技大學 土木工程學院，陜西 西安 710055; 2.西安建筑科技大學 省部共建西部綠色建筑國家重點實驗室，陜西 西安 710055)

南海諸島包括東沙群島、西沙群島、中沙群島和南沙群島等，其中大部分都是珊瑚島.隨著海洋資源的不斷發展，珊瑚骨料混凝土(CAC)在珊瑚島礁的建設及沿海地區防洪堤、道路、機場建設等方面具有廣闊的應用前景.在島礁的建造和修復過程中采用普通混凝土，不僅存在運輸困難、成本高等問題，而且受到自然條件的限制，工期無法保證，這在很大程度上制約了島礁的開發和建設.因此，在不破壞島礁自然生態環境的前提下，將港口疏浚航道產生的珊瑚礁、砂用作建筑材料，一方面可以解決島礁上建筑材料短缺的問題，另一方面可以消耗廢棄的珊瑚礁，減輕環境負荷.

第二次世界大戰后期，在西太平洋各島嶼采用珊瑚骨料混凝土建成了大量的道路、機場和其他建筑物[1-2].研究表明[3-6]，使用珊瑚骨料制備混凝土是可行的，強度能夠滿足工程建設的要求，但必須考慮與氯離子侵蝕相關的耐久性問題.Arumugam等[3]發現與傳統骨料相比，珊瑚骨料的表面粗糙多孔，具有更高的吸水性，密度更小.珊瑚骨料具有類似于輕骨料的“內養護”作用，這對于混凝土的強度發展很重要.與普通混凝土相比，珊瑚骨料自身攜帶的氯離子使得混凝土表現出早期強度發展較快而長期強度較低，且具有更高的劈裂抗拉強度[7-8].Wattanachai等[9]調查研究了環太平洋地區珊瑚混凝土建筑的耐久性，發現珊瑚骨料混凝土表現出較高的氯離子擴散系數，其氯離子侵蝕速率是普通混凝土的2倍多.

由于珊瑚骨料強度低、氯離子濃度較高，以及珊瑚島嶼惡劣的海洋環境對珊瑚骨料混凝土的性能存在很大的威脅，添加輔助膠凝材料是提高珊瑚骨料混凝土性能的有效方法.由于粉煤灰具有高火山灰活性和低成本，通常采用其部分替代水泥.粉煤灰混凝土表現出優異的孔結構和更密實的混凝土基體，具有更高的強度和更好的耐久性.然而，粉煤灰的火山灰反應速度較慢，它對強度的提升主要表現在水化后期.因此，相對于普通混凝土，添加粉煤灰的混凝土早期強度較低.Wu等[10]研究了粉煤灰對珊瑚骨料混凝土強度和吸水性能的影響，發現粉煤灰會降低其早期強度，但對其后期強度有明顯的增強作用，同時會提高抗氯離子滲透性和抗毛細吸水性能.Cheng等[11]發現添加粉煤灰降低了珊瑚砂混凝土的早期和后期抗壓強度，并且表現出較低的抗氯離子性能.Chen等[12]的試驗結果與Cheng等[11]的研究結果相似.因此，關于粉煤灰對珊瑚骨料混凝土性能的影響仍沒有一致的結論.

雖然粉煤灰對珊瑚骨料混凝土力學性能的影響已經有了較多的研究，但對于珊瑚骨料混凝土耐久性方面的研究較少，特別是關于氯離子侵蝕的研究，研究者主要關注來自外界環境的氯離子，未見珊瑚骨料攜帶的氯離子對混凝土耐久性影響方面的報道.因此，本研究以珊瑚粗細骨料全部替代普通砂石，用粉煤灰部分替換普通硅酸鹽水泥來制備珊瑚骨料混凝土.探討了摻加0%～20%粉煤灰的珊瑚骨料混凝土內摻氯離子含量和毛細吸水性能.此外，采用X射線衍射(XRD)和熱重分析(TG-DTG)研究了粉煤灰對珊瑚骨料混凝土微觀結構的影響.

1 試驗

1.1 原材料

水泥(C)為陜西秦嶺水泥西安有限公司生產的P·O 42.5級普通硅酸鹽水泥.粉煤灰(FA)為韓城大唐盛龍科技實業有限公司生產的Ⅱ級粉煤灰.膠凝材料的化學組成見表1.減水劑(PBS)為聚羧酸高性能減水劑，固含量(質量分數，文中涉及的固含量、水膠比等除特別說明外均為質量分數或質量比)為40%，減水率為30%，堿含量為6.5%.拌和水(W)為自來水.

表1 膠凝材料主要化學組成

珊瑚骨料由南海西沙某島嶼航道疏浚打撈的原狀珊瑚礁按照普通骨料的級配要求進行破碎而成，其中珊瑚粗骨料(CA)的粒徑為4.75～16mm，珊瑚砂(CS)的粒徑為0.15～4.75mm，如圖1所示.珊瑚粗骨料和珊瑚砂的物理性能如表2所示，粒徑分布曲線如圖2所示.

圖3為珊瑚骨料XRD圖譜，圖4為珊瑚骨料SEM圖像.由圖3可以看出，珊瑚骨料的礦物組成主要為文石和高鎂方解石，化學組成為CaCO3，含量高達96%以上.由圖4可以看出，珊瑚骨料的表面粗糙且疏松多孔，這是骨料吸水性高的原因.

1.2 配合比設計

珊瑚骨料混凝土配合比見表3.采用人工破碎的珊瑚粗骨料和珊瑚砂制備強度等級為C30的珊瑚骨料混凝土，3組配合比的水膠比均為0.3.為了避免珊瑚骨料在攪拌過程中吸收拌和水，在制備混凝土之前，需要對珊瑚骨料進行預濕，根據珊瑚骨料24h吸水率和不同預濕水用量條件下混凝土的工作性能，確定預濕水用量為珊瑚粗骨料和珊瑚砂總質量的8%.

圖1 珊瑚骨料Fig.1 Coral aggregate

表2 珊瑚骨料基本物理性能

圖2 珊瑚骨料粒徑分布Fig.2 Size distribution of coral aggregate

圖3 珊瑚骨料XRD圖譜Fig.3 XRD pattern of coral aggregate

圖4 珊瑚骨料SEM圖像Fig.4 SEM image of coral aggregate

表3 珊瑚骨料混凝土配合比

1.3 試驗方法

1.3.1試件成型與養護

按照表3中的配合比制備混凝土，采用HJS-60型雙臥軸攪拌機對混凝土進行攪拌，攪拌流程如圖5所示.試件為尺寸100mm×100mm×100mm的立方體和φ100×200mm的圓柱體，將混合料澆筑到準備好的模具中，并在振動臺上壓實.用塑料薄膜覆蓋試件表面，24h后脫模，然后將試件放置在(20±2)℃、相對濕度大于95%的標準養護室中養護28d，而后取出，自然養護至90d.

圖5 珊瑚骨料混凝土攪拌流程圖Fig.5 Schematic diagram of the mixing procedure of CAC

1.3.2氯離子含量測定

按照JTJ 270—1998《水運工程混凝土試驗規程》中的酸溶法和電位法[13]，分別測試3、7、14、21、28、60、90d時珊瑚骨料混凝土中的總氯離子含量(wt)和自由氯離子含量(wf)，自由氯離子含量測定采用上海儀電科學儀器股份有限公司生產的PXSJ-216F型離子計，配套使用PCl-1氯離子電極和232-01參比電極.當試件養護至測試齡期后，首先將100mm×100mm×100mm的立方體試件在壓力機上劈開，然后用小錘敲成小塊，剔除其中的珊瑚粗骨料，只留砂漿部分，用無水乙醇浸泡24h以終止其水化，而后在50℃下干燥至恒重，再用研磨缽研磨，并過0.63mm的篩，篩下粉末裝入密封袋內備用.

測試前首先將粉末在50℃真空干燥箱中烘干24h以除去水分，再稱取3g粉末，分別浸泡在10%的稀硝酸和60mL的蒸餾水中，并且在振蕩器上振蕩5min，然后靜置24h.取濾液分別測試wt和wf，計算分別采用式(1)、(2).

(1)

(2)

式中：M為氯離子摩爾質量，g/mol；pX為溶液中氯離子濃度的負對數；CAg為硝酸銀標準溶液濃度，mol/L；G為浸泡時混凝土粉末質量，g；V為加入濾液中的硝酸銀標準溶液量，mL；CKSCN為硫氰酸鉀標準溶液濃度，mol/L；V1為滴定時消耗的硫氰酸鉀溶液量，mL；V2為滴定時提取的濾液量，mL；V3為浸泡液體積，mL.

1.3.3毛細吸水試驗

考慮到按照ASTM C1585-13《Standard test method for measurement of rate of absorption of water by hydraulic cement concretes》對珊瑚骨料進行預濕處理時不能保證所有試件具有相同的初始含水率，本文參考Hall[14]的研究對其進行了改進，測試了28、60d齡期時不飽和珊瑚骨料混凝土的毛細吸水量和吸水率.將φ100×200mm試件的中間部分切成2個厚度為50mm的試件，真空飽水24h之后稱量試件飽水質量，計算試件的含水量；然后將試件放入50℃干燥箱中，每天測量試件質量，并計算其失水量；當水分損失在50%左右時，采用密封袋將試件雙層密封后置于23℃養護室中養護15d，使試件內部水分重新分布.待試件內部水分達到平衡時，從養護室中取出試件，立即用鋁箔膠帶粘貼于試件的上下表面，防止在接下來的預處理過程中試件內部水分損失，同時用環氧樹脂涂于試件側面，以確保混凝土的毛細吸收過程為一維吸收.待樹脂干燥后，撕去試件上下表面的鋁箔膠帶，用塑料薄膜覆蓋試件上表面.試件預處理結束后，在試驗盒底部放置玻璃棒，將試件平穩地放置于玻璃棒上，然后添加去離子水，液面不應高出試塊底面2mm，在吸水試驗過程中通過不斷加水，始終將液面控制在試塊底面2mm左右.分別在0、1、5、10、20、30min，1、2、3、4、5、6h，1、2、3、4、5、6、7、8d時，稱量試件質量.采用式(3)、(4)計算試件的吸水量和吸水率.

(3)

(4)

式中：i為試件的累積吸水量，mm；mt為時間t時試件增加的質量，g；a為試件與水接觸的橫截面面積，mm2；ρ為水的密度，g/cm3；t為毛細吸水時間，s；S為吸水率，mm/s0.5.

1.3.4微觀試驗

待試件養護至28d后在壓力機上破碎，取粒徑小于5mm的砂漿碎塊，用無水乙醇浸泡24h以終止水化，然后在50℃下干燥直至恒重，再用研磨缽充分研磨，過80μm篩，篩下粉末進行XRD分析與TG-DTG分析.

2 試驗結果與分析

2.1 內摻氯離子含量分布

2.1.1總氯離子含量

總氯離子含量隨養護齡期的變化規律如圖6所示.由圖6可以看出，隨著養護齡期的延長，總氯離子含量不斷增大.這主要是因為：新拌混凝土中骨料被漿體包裹，在膠凝材料水化的同時，骨料表面的氯離子溶出到混凝土基體中；其次是在持續水化的過程中，水被消耗，在孔隙壓力作用下，珊瑚骨料內養護水攜帶氯離子從骨料內部溶出.在水化初期，FA0的總氯離子含量高于FA10和FA20，這是由于粉煤灰替代水泥后延緩了水化進程，氯離子的溶出速率變慢.隨著養護齡期的增大，粉煤灰二次水化過程中氯離子隨著水分不斷遷移到漿體中，因此養護后期FA10和FA20的總氯離子含量比FA0高.

圖6 總氯離子含量隨養護齡期的變化Fig.6 Total chloride ion content with curing age variety

在3、7d齡期時，FA0的總氯離子含量比FA10和FA20分別高0.97%、1.46%和0.95%、1.91%；而在14d齡期時，FA20的總氯離子含量明顯增大，在28d齡期時達到最大；而后隨著齡期的增長，3組混凝土的總氯離子含量都降低，但基本保持穩定；至90d齡期時，FA10和FA20總氯離子含量稍高于FA0，都在0.2%左右.

2.1.2自由氯離子含量

圖7為CAC中不同養護齡期時的自由氯離子含量.由圖7可以看出，自由氯離子含量隨齡期延長上下波動.主要是由于在水化早期，拌和水能夠滿足混凝土的水化，骨料中溶出的氯離子在水化產物的結合作用下不斷降低.隨著水化的進行，混凝土中水分減少，骨料內外的壓力差使得預濕水攜帶氯離子進入到混凝土基體中，而水化產物對氯離子的結合作用是有限的.因此，在14～28d齡期時混凝土中的自由氯離子含量增大.而在養護后期，內養護作用促進了水化，使得結合作用增強，從而降低了自由氯離子含量.

圖7 自由氯離子含量隨養護齡期的變化Fig.7 Free chloride ion content with curing age variety

在水化早期，FA0中的總氯離子含量較高，自由氯離子含量卻較低，主要是由于FA0水化速度快，生成的水化產物結合了部分自由氯離子.而在28～90d齡期時，FA0的自由氯離子含量最高，28d齡期時FA0的自由氯離子含量比FA10和FA20分別高6.1%和10.2%.

Izquierdo等[15]研究表明，鋼筋的臨界自由氯離子含量(占膠凝材料質量分數)范圍為(0.497±0.126)%～(0.569±0.177)%，臨界總氯離子含量(占膠凝材料質量分數)范圍為(0.632±0.112)%～(0.771±0.346)%.在28d齡期時，珊瑚骨料混凝土的總氯離子含量為0.636%～0.650%，自由氯離子含量為0.367%～0.404%;90d齡期時，總氯離子含量為0.633%～0.639%，自由氯離子含量為0.370%～0.378%.由此可以看出，3組混凝土的總氯離子含量和自由氯離子含量均低于臨界總氯離子含量和自由氯離子含量，FA10和FA20的自由氯離子含量基本相同，稍低于FA0，表明粉煤灰能夠降低混凝土中由珊瑚骨料自身攜帶的自由氯離子含量，但降低幅度較小.為了確保珊瑚骨料混凝土結構的使用壽命，必須控制外部氯離子擴散到混凝土中.

2.1.3氯離子結合能力

混凝土中氯離子結合是氯離子與水泥水化產物結合的現象，它能夠降低孔隙溶液中的自由氯離子含量，并延緩氯離子的遷移過程.事實上，氯化物結合有2種類型，即物理結合和化學結合.對于前者，氯離子由于靜電或范德華力[16-17]而附著在孔壁或水化產物上，這種結合是不穩定的，氯離子容易釋放.而化學結合相對較強，它是水化產物與氯離子以化學鍵的形式相互作用.研究表明，當發生化學結合時，形成氯鋁酸鈣水合物(Friedel’s鹽)[18-19].Friedel’s鹽的形成可以用式(5)表示，即鋁酸三鈣(C3A)、氯化鈣和水之間的相互作用[20].

C3A+CaCl2+10H2O→C3A·CaCl2·10H2O

(5)

結合氯離子能力R可定義為式(6)[21]:

(6)

式中：wb為結合氯離子含量，%.

在混凝土中，結合氯離子含量是總氯離子含量與自由氯離子含量差值，如式(7)所示.

wb=wt-wf

(7)

根據式(8)[22]，結合氯離子含量可表示為式(9).

wt=αwf

(8)

wb=wt-wf=(α-1)wf

(9)

因此，結合氯離子能力R可由式(10)計算：

R=wb/wf=α-1

(10)

珊瑚骨料混凝土的結合氯離子含量和結合氯離子能力分別見圖8、9.由圖8、9可以看出，結合氯離子含量和結合氯離子能力隨養護齡期的變化規律是相同的.在3～14d齡期時，結合氯離子含量隨養護齡期的增長而增大，FA0的結合氯離子能力是最強的；在 21d 齡期時，結合氯離子含量降低，這是由于氯離子隨著預濕水溶出，FA0在早期生成的水化產物的結合能力是一定的，而新生成水化產物量與早期相比較少，因此結合能力降低.在90d齡期時，FA10和FA20結合的氯離子含量比FA0高4.5%，在水化后期，粉煤灰發揮其火山灰活性生成更多的水化產物結合氯離子，此外還細化了孔隙結構，增加了吸附面，從而提高了氯離子結合量.

圖8 結合氯離子含量隨養護齡期的變化Fig.8 Bound chloride content of CAC with curing age variety

圖9 不同養護齡期珊瑚骨料混凝土氯離子結合能力Fig.9 Chloride binding capacity of CAC at different curing ages

2.2 毛細吸水性能

外界環境中的水通過毛細作用進入混凝土內部的過程稱為混凝土的毛細吸水.越來越多的研究將毛細吸水能力作為描述混凝土耐久性的重要參數[23].采用線性回歸法分別擬合粉煤灰珊瑚骨料混凝土在28、60d齡期時前6h內和1～8d的吸水性，如圖10、11所示.由圖10、11可以看出，隨著時間的增加，混凝土的累積吸水量增加，初始吸水階段的水吸附速率較大，而二次吸水階段的水吸附速率較小.Martys等[24]認為后期吸水速率降低的原因是隨著水分通過毛細作用不斷地進入到混凝土孔隙中時，水分會遇到比毛細孔更小的凝膠孔；此外，即使毛細孔在混凝土中形成強連通的網絡，水吸附速率仍然緩慢，其原因是在水分吸入后在空氣和水界面處會形成穩定或亞穩定的半月板形態，阻礙了水分的進入，從而使得水吸附速率降低.

即使珊瑚骨料是多孔的，但其自身的孔隙離散且天然形成，外界水不易進入.在混凝土水化初期，珊瑚骨料能夠吸收骨料下方的拌和水，使得珊瑚骨料周圍的漿體水膠比降低，提高了硬化水泥漿體與珊瑚骨料界面的黏結力.骨料自身攜帶氯離子能夠促進水化進程，且在后期珊瑚骨料的返水作用提高了混凝土的水化程度，減少了孔隙尺寸和連通性，使得基體更為致密，外界水分不易侵入到混凝土內部，同時改善了骨料界面過渡區結構.周圍漿體對骨料形成良好的包裹，將珊瑚骨料中的孔隙孤立為封閉孔隙，切斷了毛細通道，因而珊瑚骨料混凝土具有較低的二次吸水量[25-26].在28、60d齡期時，FA20前6h內的累積吸水量最大，而8d的累積吸水量均低于FA0和FA10.在28d齡期時，FA10和FA20的8d累積吸水量比FA0低3.6%和6.1%.與28d齡期相比，在60d齡期時FA0、FA10和FA20的 8d 累積吸水量分別降低1.6%、2.5%和11.4%，表明采用粉煤灰部分替代水泥能夠有效降低混凝土的毛細吸水量.

圖10 珊瑚骨料混凝土28d齡期的累積吸水量Fig.10 Cumulative absorbed water of CAC at 28d

圖11 珊瑚骨料混凝土60d齡期的累積吸水量Fig.11 Cumulative absorbed water of CAC at 60days

珊瑚骨料混凝土8d累積吸水量i8見圖12.由圖12可以看出，隨著粉煤灰摻量的增大，8d累積吸水量減小，在28d齡期時，3組混凝土的8d累積吸水量差異較小，養護到60d齡期時，FA20的8d累積吸水量有明顯的降低.這是由于粉煤灰珊瑚骨料混凝土有著更致密的孔隙結構，更低的孔隙率和更曲折的孔隙連通度，阻止了水分的進入.

利用擬合方程的斜率來描述試件在2個階段的吸水率，初始吸水率可通過最初6h曲線的斜率確定，二次吸水率則通過1～8d曲線的斜率確定.珊瑚骨料混凝土的吸水率如圖13所示.由圖13可以看出，FA20在28d齡期時的初始吸水率最大，養護到60d齡期時，其初始吸水率仍大于FA0和FA10，而FA10和FA20的二次吸水率均小于FA0.與FA0相比，FA20在28、60d齡期時的二次吸水率分別降低了6.1%和15.4%.其他研究也得到了相同的結論[10,27].摻入粉煤灰能夠提升混凝土的抗毛細吸水性能，因為粉煤灰可以降低混凝土中的毛細孔含量，盡管摻入粉煤灰增加了大孔隙數量，但大孔隙對混凝土的毛細吸水影響較小.

圖12 珊瑚骨料混凝土8d累積吸水量Fig.12 Total absorbed water of CAC at 8d

圖13 珊瑚骨料混凝土28、60d的毛細吸水率Fig.13 Sorptivity values of CAC at 28, 60d

2.3 微觀結構分析

2.3.1XRD分析

圖14為珊瑚骨料混凝土在28d齡期時的水化產物XRD圖譜.由圖14可以看出，FA0、FA10和FA20的主要水化產物包括Ca(OH)2、Friedel’s鹽(Ca2Al(OH)6(Cl,OH)·2H2O)、斜方鈣礬石(CaO·Al2O3·2SiO2·8H2O,CA2S2H8)、CaCO3和SiO2等，其中衍射峰較高的CaCO3和SiO2為珊瑚骨料自身成分.Friedel’s鹽為骨料自帶氯離子與膠凝材料中含鋁相的物質(C3A和C4AF)直接反應生成[28]，骨料引入的氯離子不僅改變了膠凝材料的水化過程，同時也改變了混凝土的孔結構，使混凝土更加密實，從而提高其抗滲性；Friedel’s鹽的生成消耗了骨料帶入的自由氯離子含量，延緩了珊瑚骨料混凝土達到氯離子閾值的時間.

圖14 珊瑚骨料混凝土28d水化產物的XRD圖譜Fig.14 XRD patterns of hydration product of coral aggregate concrete at 28d

斜方鈣礬石是C-S-H與非晶態鋁相和Ca(OH)2反應的產物[29]，如式(11)所示.Antiohos等[30]和Ismail等[31]證實了斜方鈣礬石存在于混凝土水化產物中，斜方鈣礬石晶體分散在混凝土中，與主要水化產物結合，改善孔結構，提升混凝土性能.粉煤灰的摻入可與Ca(OH)2發生火山灰反應.因此，與FA0相比，FA10和FA20中Ca(OH)2的衍射峰較低，且FA20中的Friedel’s鹽衍射峰較高，表明FA20具有較高的氯離子結合能力.

2C-S-H+CH+2AH3→CA2S2H8+CaCO3

(11)

2.3.2TG分析

珊瑚骨料混凝土在28d齡期時的TG-DTG曲線如圖15所示.由圖15可以看出，60～100℃的吸熱峰為C-S-H或C3AH6的分解；Friedel’s鹽的分解包括以下兩部分：(1)在約135℃下失重是由于層間水的分解，這種失水過程中可能產生低結晶度的產物即3Ca(OH)2·2Al(OH)3·CaCl2[32]；(2)在320℃左右的失重對應于類似氫氧鈣石薄片脫羥基，導致形成結構不良相[33]；460～480℃的吸熱峰為Ca(OH)2分解失水，750～850℃的吸熱峰對應于CaCO3的分解，在該溫度范圍內試樣質量急劇下降，是由于珊瑚骨料的主要成分為CaCO3.

圖15 珊瑚骨料混凝土28d齡期時的TG-DTG曲線Fig.15 TG-DTG curves of CAC at 28d

2.3.3孔隙率

根據式(12)，采用TG數據評估樣品中的理論孔體積[34].式(12)適用于砂漿試樣，對于混凝土試件，式(12)可修正為式(13).結合水含量(ww)可根據50～550℃的TG數據使用式(15)計算.

(12)

(13)

(14)

(15)

式中：P為理論孔體積，%；Vw為拌和水體積，m3；Vs為混凝土中其他組分(包括水泥、粉煤灰、珊瑚粗骨料和珊瑚砂)體積，m3；mw為拌和水的質量，kg；BW為結合水含量，%；1.3為化學結合水的平均密度[35]；mc、mFA、mca和mcs分別為水泥、粉煤灰、珊瑚粗骨料和珊瑚砂的質量，kg；ρc,ρFA,ρCA和ρCS分別為水泥、粉煤灰、珊瑚粗骨料和珊瑚砂的密度，kg/m3.

28d齡期時粉煤灰珊瑚骨料混凝土的孔隙率和結合水含量如圖16所示.從圖16可以看出，混凝土結合水含量與孔隙率之間有很好的相關性，即結合水含量大的總孔隙率小，結合水含量小的總孔隙率大，結合水含量同時反映了混凝土的水化程度.

圖17為孔隙率與二次吸水率之間的關系.由圖17可以看出，未摻粉煤灰的試件具有更大的孔隙率和更高的吸水量，而摻加粉煤灰的試件孔隙率和吸水量差異較小，摻入粉煤灰能夠降低混凝土在28d齡期時的孔隙率和毛細吸水量，但影響較小.摻入粉煤灰的珊瑚骨料混凝土在28d齡期時水化尚未完成，粉煤灰在混凝土中主要發揮了物理填充作用，火山灰效應沒有完全發揮.但是，當混凝土養護到60d齡期時，摻入粉煤灰的混凝土由于形成更多的C-S-H凝膠能夠填充毛細孔隙，改善水泥-骨料界面結構，從而能夠提高混凝土的抗毛細吸水性能.

圖16 珊瑚骨料混凝土的孔隙率和結合水含量Fig.16 Porosity and bound water content of CAC

圖17 孔隙率與二次吸水率的關系Fig.17 Porosity against secondary sorptivity

3 結論

(1)粉煤灰珊瑚骨料混凝土的總氯離子含量隨著養護齡期延長而增大，但在90d齡期時總氯離子含量下降.在 90d 齡期時，FA20總氯離子含量最大，FA0最小.

(2)摻加粉煤灰能夠降低CAC的自由氯離子含量，且粉煤灰摻量越大，自由氯離子含量越低.在90d 齡期時，3組混凝土的總氯離子含量為0.633%～0.639%，自由氯離子含量為0.370%～0.378%，均低于混凝土臨界氯離子閾值含量，未達到鋼筋開始銹蝕條件.

(3)在水化前期，與普通珊瑚骨料混凝土相比，粉煤灰珊瑚骨料混凝土具有較低的氯離子結合能力.但在90d齡期時，其具有較高的氯離子結合能力，且粉煤灰摻量越大，氯離子結合能力越強.

(4)用粉煤灰部分替代水泥，28d齡期時混凝土的累積吸水量和吸水率降低幅度較小，而60d齡期時混凝土的累積吸水量和吸水率有明顯的降低.與28d齡期時相比，60d齡期時FA0、FA10和FA20的8d累積吸水量分別降低1.6%、2.5%和11.4%.粉煤灰摻量越大，在60d齡期時的累積吸水量越小，這主要是由于隨著養護齡期的延長，粉煤灰的火山灰效應發揮作用，且珊瑚骨料的內養護作用促進了二次水化，降低了混凝土的毛細孔含量.

(5)添加粉煤灰對珊瑚骨料混凝土的水化產物種類沒有影響，但能夠降低混凝土中Ca(OH)2的含量，并且能夠生成衍射峰較高的Friedel’s鹽，由此降低了珊瑚骨料混凝土的孔隙率.