養(yǎng)護方式對地聚物混凝土基本力學性能的影響

趙小妹 王凱

（山東省路橋集團有限公司，山東 濟南 250000）

引言

空氣中含有水分和CO2，屬于酸性環(huán)境，而混凝土呈堿性，兩者接觸會發(fā)生反應。混凝土的堿性從外到內降低，這種現象稱為碳化。一般認為，碳化對于普通混凝土自身的損傷甚小，甚至由于反應產物填充孔隙，使得抗壓強度提升。但是碳化會降低混凝土對鋼筋的保護能力，當碳化深度大于混凝土的保護層厚度時，會破壞鋼筋表面的鈍化膜，造成鋼筋的銹蝕。鋼筋銹蝕則會發(fā)生體積膨脹，導致混凝土開裂，降低結構的承載力。因此抗碳化能力是混凝土耐久性的一個重要方面。

一、地聚物混凝土基本性能

（一）抗壓強度

抗壓強度是混凝土力學性能中最基本、最主要的指標。研究發(fā)現粉煤灰地聚物混凝土的抗壓強度隨液固比(堿溶液與粉煤灰的比值，取值0.3～0.5)的增加而增大。地聚物混凝土水化反應較快，其抗壓強度較好，在較短時間內便能趨于穩(wěn)定，且隨養(yǎng)護溫度及養(yǎng)護時間的增長而隨之增加，當增長到某一特定范圍后，抗壓強度增幅較小。研究發(fā)現地聚物砂漿的抗壓強度因養(yǎng)護方式及齡期不同而存在差異，初期抗壓強度大小為：烘箱養(yǎng)護＞蒸汽養(yǎng)護1d ＞蒸汽養(yǎng)護6h ＞標準養(yǎng)護，而后期抗壓強度在標準養(yǎng)護條件下最大；礦渣－低鈣粉煤灰地聚物砂漿抗壓強度隨鈣含量的增加而逐漸增加；鈣含量相同時，摻加Ca(OH)2 的低鈣粉煤灰地聚物比摻礦渣的前期強度高，后期強度低；礦渣－低鈣粉煤灰地聚物比純高鈣粉煤灰的強度發(fā)展快，但均隨齡期的增長而增加。發(fā)現再生骨料取代率一定時，地聚物再生混凝土的抗壓強度隨堿激發(fā)劑摻量的增加(由4%變?yōu)?%時)而提升較多，但無地聚物混凝土提升60%的幅度大；28 天齡期前，試件抗壓強度隨齡期的增加而大幅增長，28 天齡期后，其抗壓強度的增長隨再生細骨料取代率的增加而減緩。不同再生粗骨料取代率對堿激發(fā)粉煤灰基地聚物再生混凝土抗壓強度的影響，結果發(fā)現地聚物再生混凝土的抗壓強度隨再生骨料取代率的增加而降低，但不同齡期下，其抗壓強度較普通再生混凝土的高，這主要因為反應原理和產物的不同使得地聚物混凝土的基體和界面過渡區(qū)更加密實。地聚物再生混凝土不僅具備明顯的早強特性，且抗壓性能均較硅酸鹽水泥再生混凝土優(yōu)異，且發(fā)現水膠比、齡期、礦渣摻量等均會對其產生明顯影響。

（二）抗氯離子滲透性能

氯離子穿透力強，在混凝土堿度較高的情況下即可破壞鋼筋表面鈍化膜，引起鋼筋銹蝕，且在整個銹蝕過程中僅起催化作用，含量也不會因腐蝕反應的持續(xù)進行而有損耗。同時，氯鹽在海水、鹽漬土和工業(yè)廢水等多種環(huán)境中存在。氯離子的無處不在、無孔不入和頑固不化是引起鋼筋銹蝕的頭號大敵，亦是導致混凝土結構耐久性退化的重要因素，備受關注。

二、養(yǎng)護方式對地聚物混凝土基本力學性能的影響

（一）養(yǎng)護方式對孔隙的影響

體積吸水率反映地聚物混凝土試件的連通孔隙率。不同配合比、不同的養(yǎng)護條件下的地聚物混凝土試件的體積吸水率在5h 后基本達到穩(wěn)定。對于不同配合比的地聚物混凝土其體積吸水率隨養(yǎng)護條件的變化規(guī)律不同。對于GPC－30 而言，在標準養(yǎng)護條件下體積吸水率最大，干燥養(yǎng)護條件下體積吸水率最小，高溫后無論是標養(yǎng)還是干養(yǎng)體積吸水率差別不大。對于GPC－50 而言，在標準養(yǎng)護條件下體積吸水率最大，其次是高溫后標養(yǎng)條件下，在高溫后干養(yǎng)條件下體積吸水率最小。對于GPC－70 而言，高溫后標養(yǎng)條件下體積吸水率最大，其次是標養(yǎng)條件下，干養(yǎng)條件下體積吸水率最小。

（二）養(yǎng)護方式對28d 強度的影響

對于不同粉煤灰－礦渣含量的地聚物混凝土就抗壓強度而言，其最佳養(yǎng)護條件是不同的。對于礦渣含量較高的GPC－50 和GPC－70 試件，最佳養(yǎng)護條件為高溫后干燥養(yǎng)護，最高的抗壓強度分別為101.9MPa和119.7MPa。在相同的養(yǎng)護溫度下，隨著養(yǎng)護濕度的提高，抗壓強度有所下降，且礦渣含量越高，濕度的不同所導致的抗壓強度的差值越大。GPC－50 標養(yǎng)和干養(yǎng)的強度值幾乎相同，高溫后標養(yǎng)的抗壓強度相比較于高溫后干養(yǎng)的強度值下降了5.3%。GPC－70 標養(yǎng)相對于干養(yǎng)的強度值下降了10%，高溫后標養(yǎng)的抗壓強度相比較于高溫后干養(yǎng)的強度值下降了11.6%。而對于礦渣含量相對較低的GPC－30 而言，高溫后干養(yǎng)的抗壓強度不及高溫后標養(yǎng)高，故其最佳養(yǎng)護條件為高溫后標養(yǎng)，其最大抗壓強度為75.6MPa。但在未高溫條件下仍是干養(yǎng)的強度值高于標養(yǎng)的強度值。

（三）養(yǎng)護方式對地聚物混凝土脆性的影響

拉壓比為劈裂抗拉強度與立方體抗壓強度之比，混凝土拉壓比性能是混凝土脆性的主要標志。對于GPC－30 和GPC－70 而言，養(yǎng)護條件對拉壓比的影響規(guī)律基本一致，干燥養(yǎng)護條件下的拉壓比最大，標準養(yǎng)護次之，高溫后干燥養(yǎng)護時拉壓比最小。GPC－50 在高溫后進行標準養(yǎng)護時拉壓比最大為0.063，其次為標準養(yǎng)護，在高溫后干燥養(yǎng)護條件下拉壓比最小為0.045。

結束語

對于粉煤灰基地聚物混凝土而言，其抗碳化耐久性會隨著礦渣摻量的增加而增大，CO2 擴散系數及碳化深度均隨礦渣摻量的增加而減小，并與快速碳化齡期成線性函數關系。