粉煤灰和礦渣粒度分布對(duì)混凝土微觀結(jié)構(gòu)和抗氯離子滲透性的影響

安 強(qiáng)，潘慧敏，王 帥，趙慶新

(燕山大學(xué)，河北省土木工程綠色建造與智能運(yùn)維重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，秦皇島 066004)

0 引 言

水泥是混凝土中重要的膠凝材料，但其生產(chǎn)過程往往伴隨著高能耗和高污染[1]。近年來，具有火山灰活性的粉煤灰、礦渣等礦物摻合料被廣泛用于混凝土生產(chǎn)中，在降低生產(chǎn)能耗的同時(shí)也帶來了良好的環(huán)境效益[2-3]。在粉煤灰和礦渣對(duì)混凝土性能的影響方面，已有許多學(xué)者進(jìn)行了多方面探索。劉仍光等[4]、Wang[5]發(fā)現(xiàn)在水泥-礦渣復(fù)合材料中，礦渣早期水化會(huì)消耗Ca(OH)2而使C-S-H凝膠中的Ca/Si比降低，水化后期消耗Ca(OH)2的量則相對(duì)減少。徐澤華等[6]的研究發(fā)現(xiàn),隨著齡期的增長(zhǎng)，粉煤灰的二次水化反應(yīng)使界面過渡區(qū)黏結(jié)力不斷增強(qiáng)，增加了混凝土密實(shí)度。

水泥、粉煤灰和礦渣的比表面積和粒度分布等物理性質(zhì)存在較大差異，其材料粉體的堆積程度是否對(duì)膠凝材料的火山灰反應(yīng)造成影響，是否進(jìn)而影響到混凝土的強(qiáng)度和耐久性，引起了很多學(xué)者的關(guān)注。在密實(shí)堆積理論研究方面，F(xiàn)uller等[7]提出的理想篩分曲線(Fuller分布理論)得到了學(xué)者們廣泛的認(rèn)可。在實(shí)驗(yàn)探索方面，李瀅等[8]基于緊密堆積理論，研究了粉煤灰、礦渣、硅灰和水泥顆粒級(jí)配對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響，發(fā)現(xiàn)膠凝材料顆粒堆積越緊密，混凝土微觀結(jié)構(gòu)致密性越好，強(qiáng)度也越高。Sevim等[9]等研究了不同細(xì)度的粉煤灰和礦渣搭配對(duì)混凝土吸水性能的影響，發(fā)現(xiàn)細(xì)度較小的粉煤灰和礦渣的摻入提高了混凝土的抗?jié)B性。趙旭光等[10]的研究表明,礦渣粉與水泥比表面積和粒度特征值上的差異對(duì)膠砂的流動(dòng)度和強(qiáng)度產(chǎn)生了較大影響。

氯離子對(duì)鋼筋的腐蝕作用是近海及沿海混凝土結(jié)構(gòu)提前失效的主要原因[11-12]，Zhao等[13]、Fan等[14]的研究發(fā)現(xiàn)在自密實(shí)混凝土中摻入粉煤灰和礦渣可以提高其抗氯離子滲透性。膠凝材料顆粒級(jí)配對(duì)混凝土性能的影響已有較多有意義的探索，但目前尚缺乏粉煤灰和礦渣粒度分布對(duì)混凝土微觀結(jié)構(gòu)影響的系統(tǒng)研究，其對(duì)混凝土抗氯離子滲透性的影響也鮮有報(bào)道。基于此，本文將水泥，Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)粉煤灰和S95級(jí)、S105級(jí)礦渣三類材料進(jìn)行互摻，基于凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)結(jié)果，并結(jié)合Fuller分布曲線理論分析，對(duì)水泥和不同種類的粉煤灰和礦渣組合的粒徑分布進(jìn)行了評(píng)價(jià)。對(duì)不同配合比混凝土進(jìn)行了工作性、力學(xué)性能及氯離子濃度測(cè)試，研究了粉煤灰和礦渣的粒度分布對(duì)混凝土強(qiáng)度和抗氯離子滲透性的影響；并通過對(duì)硬化漿體進(jìn)行微觀形貌和化學(xué)組成分析，揭示了粉煤灰和礦渣粒度分布對(duì)混凝土微觀結(jié)構(gòu)和抗氯離子滲透性的影響機(jī)理。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 原材料

膠凝材料包括P·Ⅱ水泥、Ⅰ級(jí)粉煤灰、Ⅱ級(jí)粉煤灰、S95級(jí)礦渣及S105級(jí)礦渣，均由秦皇島市政集團(tuán)提供。細(xì)骨料為細(xì)度模數(shù)為2.4的天然河砂，粗骨料為5～20 mm連續(xù)級(jí)配碎石，拌和用水為自來水。膠凝材料的化學(xué)組成和物理特性列于表1，區(qū)間粒徑分布如圖1所示。根據(jù)表1和圖1可知：P·Ⅱ水泥的平均顆粒粒徑最大，顆粒中位徑為17 μm，小粒徑顆粒區(qū)間內(nèi)占比較小；Ⅰ級(jí)粉煤灰和S105級(jí)礦渣顆粒在10 μm以下的小粒徑范圍內(nèi)分布較為集中，尤其是Ⅰ級(jí)粉煤灰顆粒的中位徑僅為7 μm，0～10 μm的顆粒超過50%，比表面積最大；Ⅱ級(jí)粉煤灰與P·Ⅱ水泥的顆粒粒徑分布相似，中位徑為18 μm。圖2為粉煤灰、礦渣的SEM照片，可以看出，與Ⅱ級(jí)粉煤灰相比，Ⅰ級(jí)粉煤灰中的球形玻璃微珠數(shù)量多且尺寸小，而兩種礦渣顆粒微觀形貌相似。

表1 膠凝材料的化學(xué)組成和物理特性

圖1 膠凝材料粒徑分布

圖2 粉煤灰和礦渣的SEM照片

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 配合比設(shè)計(jì)

凈漿試驗(yàn)水膠比為0.4(水泥質(zhì)量占膠凝材料總質(zhì)量的40%),設(shè)計(jì)了4種粉煤灰和礦渣的組合方式，分別為Ⅰ-95(表示Ⅰ級(jí)粉煤灰和S95級(jí)礦渣組合，下同)、Ⅱ-95、Ⅰ-105和Ⅱ-105。每種組合方式又包括礦物摻合料的6種不同摻量比例，粉煤灰與礦渣的質(zhì)量比分別為1 ∶6、2 ∶5、3 ∶4、4 ∶3、5 ∶2、6 ∶1。

混凝土試驗(yàn)的水膠比、水泥占比與凈漿試驗(yàn)保持一致，粉煤灰與礦渣質(zhì)量比固定為1 ∶1，具體配合比設(shè)計(jì)如表2所示。

表2 混凝土配合比設(shè)計(jì)

1.2.2 膠凝材料區(qū)間粒徑分布和凈漿流動(dòng)度測(cè)試

采用丹東百特公司生產(chǎn)的BT-9300H型激光粒度分布儀對(duì)4組膠凝材料組合的粒度分布情況進(jìn)行測(cè)試。依據(jù)GB/T 8077—2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》的流動(dòng)度試驗(yàn)評(píng)價(jià)凈漿的流動(dòng)性。

1.2.3 混凝土試件制備

混凝土攪拌完成后，根據(jù)GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行坍落度和擴(kuò)展度測(cè)試，試件拆模后置于相對(duì)濕度≥95%、恒溫(20±2) ℃的養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)至28 d。混凝土抗壓強(qiáng)度和氯鹽侵蝕試件尺寸均為100 mm×100 mm×100 mm，每組3塊。

1.2.4 氯鹽侵蝕試驗(yàn)方法

氯鹽侵蝕試驗(yàn)前，使用環(huán)氧樹脂密封混凝土4個(gè)側(cè)面，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的NaCl溶液中浸泡180 d，使用鉆孔機(jī)對(duì)試件0～5 mm、5～10 mm、10～15 mm、15～20 mm深度處進(jìn)行取樣，參照J(rèn)TS/T 236—2019《水運(yùn)工程混凝土試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行自由氯離子濃度測(cè)試。

1.2.5 微觀測(cè)試方法

參考混凝土配合比，同時(shí)成型尺寸為20 mm×20 mm×80 mm的凈漿試件用于微觀測(cè)試。試樣制備過程為：首先將試件浸泡于異丙醇中72 h以終止水化，再放入(60±2) ℃烘箱中烘干48 h，以減少水分對(duì)掃描電鏡的影響；將試件從烘箱取出后小心敲碎，選取平整的新鮮斷面，利用離子濺射儀來增加表面導(dǎo)電性，試樣制備完成。采用捷克泰思肯VEGA3型掃描電鏡對(duì)凈漿試樣進(jìn)行SEM和EDS測(cè)試。

參考SEM試樣終止水化和烘干程序，使用研缽將試件研磨成小于0.16 mm的粉末。利用D/MAX-2500/PC型X射線衍射儀對(duì)試樣粉末進(jìn)行礦物相分析，儀器工作電壓為40 kV，工作電流為40 mA，靶材為銅靶，掃描角度范圍為10°～80°，掃描步長(zhǎng)為0.02°，每步用時(shí)3 s。

試樣制備方法與XRD試樣相同。使用STA 449C型熱重分析儀對(duì)水化產(chǎn)物組成進(jìn)行探究，升溫速度為10 ℃/min，從室溫加熱至1 000 ℃。測(cè)試過程持續(xù)通入氬氣，以防止試樣在加熱過程中碳化。

2 結(jié)果與討論

2.1 凈漿流動(dòng)度

由圖3還可以觀察到，在組合方式相同的前提下，粉煤灰和礦渣的質(zhì)量比對(duì)凈漿的流動(dòng)性也有較大影響。Ⅰ-95和Ⅰ-105組中，隨著粉煤灰比例的增大，凈漿流動(dòng)度略有提高，但幅度較小；Ⅱ-95和Ⅱ-105組中，隨著粉煤灰摻量的提高，凈漿流動(dòng)度增大明顯。結(jié)合圖2 SEM照片分析出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因，粉煤灰中的球狀顆粒較多，發(fā)揮玻璃微珠效應(yīng)也較礦渣更為顯著，因此粉煤灰與礦渣質(zhì)量比為6 ∶1組較1 ∶6組的流動(dòng)度增大了約100 mm。

圖3 凈漿流動(dòng)度測(cè)試結(jié)果

2.2 膠凝材料粉體粒徑分布分析

為體現(xiàn)不同組合膠凝材料粉體的粒徑分布差異，根據(jù)Fuller理想篩分曲線[7]的數(shù)學(xué)表達(dá)式(式(1))計(jì)算并繪制各組合粒徑分布圖，并與Fuller分布曲線進(jìn)行了比較，如圖4所示。

(1)

式中：U(x)為粒徑通過率，%；x為篩孔尺寸，mm；D為粉體中的最大顆粒粒徑，mm。

由圖4可以發(fā)現(xiàn)：在4種搭配中，Ⅰ-95組的粒徑分布曲線與Fuller曲線最為接近，說明水泥、Ⅰ級(jí)粉煤灰和S95級(jí)礦渣組合而成的膠凝材料密實(shí)度更高；而Ⅱ-105組粒度分布曲線與Fuller曲線的差異最大，表明此組膠凝材料密實(shí)度最低；Ⅱ-95組和I-105組粒度分布曲線基本重合，與Fuller曲線的偏差介于其他兩組之間，表明其密實(shí)度大致相同并且處在前兩組之間。

圖4 粒徑分布曲線與Fuller曲線的差異

結(jié)合圖1的粒徑分布曲線分析原因:Ⅰ級(jí)粉煤灰與S105級(jí)礦渣顆粒在小粒徑范圍內(nèi)分布較為集中，可以彌補(bǔ)水泥、S95級(jí)礦渣或者Ⅱ級(jí)粉煤灰在小粒徑范圍內(nèi)的缺失；加上Ⅰ級(jí)粉煤灰粒徑分布范圍較廣，與其他膠凝材料形成了較為理想的連續(xù)級(jí)配；而S105級(jí)礦渣分布范圍窄，無法對(duì)其他膠凝材料起到有效的連續(xù)填充作用；Ⅱ級(jí)粉煤灰粒徑曲線與S95、S105級(jí)礦渣較為相似，尤其是與S95級(jí)礦渣粒徑接近而無法形成有效互補(bǔ)，導(dǎo)致其組合密實(shí)度較差。這恰好佐證了凈漿流動(dòng)度的測(cè)試結(jié)果。

2.3 混凝土坍落度、擴(kuò)展度和立方體抗壓強(qiáng)度

各組混凝土工作性和力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果如表3所示。

表3 坍落度、擴(kuò)展度和抗壓強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果

分析表3可知，與凈漿流動(dòng)度的結(jié)果相似，Ⅰ-95組混凝土的坍落度和擴(kuò)展度最大，同時(shí)抗壓強(qiáng)度也最高，Ⅰ-105組次之，而Ⅱ-95組、Ⅱ-105組混凝土工作性較差，抗壓強(qiáng)度也較低。

除了膠凝材料的粒徑分布，其水化及火山灰反應(yīng)程度也會(huì)對(duì)混凝土的力學(xué)性能造成影響。Ⅰ級(jí)粉煤灰和S105級(jí)礦渣均有更大的比表面積，火山灰活性也較高。但從表3試驗(yàn)結(jié)果來看，在粉煤灰品種一致的條件下，無論是工作性還是抗壓強(qiáng)度，S105級(jí)礦渣組所制備的混凝土均低于S95級(jí)礦渣組。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是，S105組搭配中細(xì)顆粒粒徑分布過于集中，無法發(fā)揮膠凝材料顆粒間的互補(bǔ)作用。

2.4 氯離子滲透試驗(yàn)分析

各組混凝土試件受氯鹽侵蝕180 d后不同深度處的自由氯離子濃度測(cè)試結(jié)果如圖5所示。從圖5中可以看出，在相同測(cè)試深度處，Ⅰ-95組自由氯離子濃度最低，Ⅰ-105組次之，Ⅱ-95組最高。這與前述膠凝材料顆粒匹配對(duì)凈漿流動(dòng)度、混凝土工作性和抗壓強(qiáng)度的影響結(jié)果是一致的。說明Ⅰ-95組膠凝材料粒度分布最優(yōu)，火山灰反應(yīng)最為充分，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密，抗氯離子滲透性最好。

上個(gè)財(cái)政年度，印度進(jìn)口了約2200×104t伊朗原油，并計(jì)劃在下個(gè)財(cái)政年度將進(jìn)口量增加到3000×104t。然而，該消息人士向《經(jīng)濟(jì)時(shí)報(bào)》表示，印度將不得不把下個(gè)財(cái)年的原油進(jìn)口量削減至1400～1500×104t之間。幾個(gè)月前，印度煉油商開始減少從伊朗進(jìn)口石油，為獲得豁免做準(zhǔn)備。

圖5 氯離子濃度測(cè)試結(jié)果

礦物摻合料的摻量和細(xì)度是決定顆粒級(jí)配優(yōu)劣的重要因素：細(xì)顆粒摻量低往往體現(xiàn)出細(xì)顆粒不足，無法填充并“擠出”膠凝材料中的自由水，流動(dòng)性不佳；細(xì)顆粒摻量高則體現(xiàn)出整體細(xì)度偏低，粗顆粒不足，易產(chǎn)生泌水現(xiàn)象。因此礦物摻合料對(duì)膠凝材料顆粒級(jí)配的改善作用存在最優(yōu)的搭配組合，綜合考慮凈漿流動(dòng)度,混凝土工作性和強(qiáng)度、抗氯離子滲透性試驗(yàn)結(jié)果，水泥-Ⅰ級(jí)粉煤灰-S95級(jí)礦渣是膠凝材料最好的搭配，水泥-Ⅰ級(jí)粉煤灰-S105級(jí)礦渣組所表現(xiàn)出的各項(xiàng)性能也較好，而水泥-Ⅱ級(jí)粉煤灰-S95/S105級(jí)礦渣組所表現(xiàn)出的各項(xiàng)性能均較差。

2.5 微觀結(jié)構(gòu)和機(jī)理分析

2.5.1 SEM分析

圖6為凈漿試樣的微觀形貌圖，同時(shí)在圖中標(biāo)記了EDS的探測(cè)區(qū)域(Area 1、Area 2、Area 3)。觀察圖6可以發(fā)現(xiàn)，膠凝材料粒度分布不同，各組凈漿試件水化產(chǎn)物結(jié)合的緊密程度也不同，由高到低排序依次為：Ⅰ-95組、Ⅰ-S105組、Ⅱ-S95組、Ⅱ-S105組，這恰好與前述凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)所得出的顆粒粒徑匹配度的結(jié)果吻合。由于Ⅰ級(jí)粉煤灰在小粒徑處分布較多，且增加漿體流動(dòng)性效果明顯，故Ⅰ-95組試件微觀結(jié)構(gòu)致密，Ⅰ-105組相對(duì)次之。

圖6 凈漿試樣SEM照片

相對(duì)Ⅰ級(jí)粉煤灰和Ⅱ級(jí)粉煤灰的粒徑差異，S95和S105級(jí)礦渣的粒徑差異則較小。由于Ⅱ級(jí)粉煤灰、S95級(jí)礦渣、S105級(jí)礦渣粒徑分布相似，Ⅱ-95、Ⅱ-105組漿體流動(dòng)性差，微觀形貌中存在一些凝膠孔和細(xì)小裂縫(圖6中虛線框標(biāo)記)，同時(shí)無定形凝膠含量少，晶體之間結(jié)構(gòu)松散并且整體密實(shí)度差。

2.5.2 EDS分析

運(yùn)用EDS技術(shù)對(duì)圖6中標(biāo)記的Area 1、Area 2、Area 3區(qū)域進(jìn)行化學(xué)元素組成分析，結(jié)果如表4所示。分析表4發(fā)現(xiàn)：Area 1處主要元素為Si、Ca、O，總質(zhì)量占比近90%，其中鈣硅質(zhì)量比為1.67，依據(jù)文獻(xiàn)[15-16]，水化硅酸鈣(C-S-H)中鈣硅質(zhì)量比正常范圍在0.8～1.7，結(jié)合其無定形形態(tài)確定該水化產(chǎn)物為C-S-H凝膠；Area 2處以Si元素為主，結(jié)合其球體形態(tài)確定為粉煤灰的玻璃微珠，礦渣中的Al元素含量較高，在水化反應(yīng)形成的C-S-H凝膠中，Al部分替代Si形成C-A-S-H凝膠；在Area 3處，Si、Ca、O三種元素的質(zhì)量占比為87%，鈣硅質(zhì)量比為0.96，恰符合C-S-H凝膠要求，鈣鋁質(zhì)量比為1.52，表明Al含量較高，說明水化產(chǎn)物中存在C-A-S-H。總體而言，膠凝材料水化反應(yīng)生成的晶體和無定形凝膠共同成為了混凝土強(qiáng)度和耐久性的重要來源。

表4 探測(cè)區(qū)域的元素組成

2.5.3 XRD分析

粉煤灰和礦渣的火山灰反應(yīng)會(huì)消耗Ca(OH)2生成C-S-H和鋁酸鈣等，這些水化產(chǎn)物是混凝土力學(xué)性能和抗?jié)B性的主要來源，因此可通過試樣中Ca(OH)2的含量來判斷粉煤灰和礦渣的火山灰活性。Ca(OH)2含量越低，說明火山灰反應(yīng)越充分，抗?jié)B性也越好。對(duì)各組28 d齡期的凈漿試樣進(jìn)行XRD測(cè)試，得到水化產(chǎn)物的XRD譜,如圖7所示。C-S-H凝膠屬于無定形水化產(chǎn)物，C-S-H在圖譜中譜線以漫射峰的形式存在[17-18]，并無明顯的晶體衍射峰。由圖7可見，在25°～35°內(nèi)出現(xiàn)凸包現(xiàn)象，說明水化產(chǎn)物中可能有C-S-H凝膠的生成[19]。同時(shí)，在圖7中還可以發(fā)現(xiàn)明顯的Ca(OH)2晶體的衍射峰，它的主要來源是水泥熟料中的C3S、C2S水化。由于本文各組水泥含量均相同，Ⅰ-95組中Ca(OH)2的衍射峰高度明顯較低，表明Ca(OH)2晶體含量較少，說明此組試件火山灰反應(yīng)所消耗的Ca(OH)2量較多，反應(yīng)充分，內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密，因此Ⅰ-95組試件具有更好的力學(xué)性能和抗?jié)B性。

圖7 凈漿試樣的XRD譜

2.5.4 DSC-TG分析

采用DSC-TG分析凈漿試樣水化產(chǎn)物的熱解特性，測(cè)試結(jié)果如圖8所示。依據(jù)文獻(xiàn)[20-22]，通過對(duì)曲線的分析可知，50～150 ℃吸熱峰的形成主要由水化產(chǎn)物C-S-H凝膠或鈣礬石 (AFt)脫水產(chǎn)生，AFt化學(xué)式為3CaO·Al2O3·3CaSO4·30H2O，一般為針棒狀晶體，可以由鋁酸鈣和硫酸鈣反應(yīng)生成。C-S-H凝膠吸熱峰出現(xiàn)在很寬的溫度范圍內(nèi)(50～600 ℃)，因加熱而導(dǎo)致失水。在800 ℃下，另外一個(gè)小的脫羥基峰的產(chǎn)生與C-S-H分解為硅灰石(CaSiO3)有關(guān)[23]。

圖8 DSC-TG測(cè)試結(jié)果

由于Ca(OH)2失重的溫度區(qū)間比較明確和單一，這恰好與其他水化產(chǎn)物的溫度區(qū)間形成了比較清晰的區(qū)分，加上沒有和其他產(chǎn)物混雜在一起，因此非常適合做定量分析[24-25]。Ca(OH)2通常在400～500 ℃分解為CaO和H2O并伴有質(zhì)量損失，這種質(zhì)量損失(記為L(zhǎng))是由水的蒸發(fā)引起的，故可以通過質(zhì)量損失推算原有Ca(OH)2的量。由圖8(a)可以看出，曲線在450 ℃左右開始下降，當(dāng)溫度上升到600 ℃時(shí)，可以認(rèn)為水泥基材料水化過程中結(jié)合的水已被全部釋放出來。設(shè)試樣在600 ℃的剩余量為W，借助NETZSCH Proteus軟件對(duì)100 g凈漿試樣的各組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，運(yùn)用階梯法計(jì)算得到了Ca(OH)2定量分析結(jié)果，如表5所示。

表5 熱重分析定量計(jì)算結(jié)果

Ca(OH)2定量分析的計(jì)算過程見式(2)～式(4)：

(2)

(3)

(4)

式中：Cm為樣品中Ca(OH)2含量，g；L為樣品中400～500 ℃的質(zhì)量損失，g；MC為Ca(OH)2的相對(duì)分子質(zhì)量；MH為H2O的相對(duì)分子質(zhì)量；CP為100 g凈漿樣品中Ca(OH)2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；W為樣品在600 ℃的剩余質(zhì)量，g；w/b為水膠比；Cn為100 g無水樣品中Ca(OH)2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%。

分析表5發(fā)現(xiàn)，在水泥、粉煤灰和礦渣粒徑分布較好的Ⅰ-95組中，Ca(OH)2含量較低，說明火山灰反應(yīng)充分，結(jié)構(gòu)致密。而在其他三組，尤其是Ⅰ-105、Ⅱ-105組中，Ca(OH)2含量均較高，說明粉煤灰和礦渣火山灰效應(yīng)發(fā)揮得不夠充分，造成這種現(xiàn)象的原因在于，雖然S105級(jí)礦渣的比表面積較大，火山灰活性高，但粒度分布只是集中在較小粒徑處，與其他膠凝材料粒徑搭配不合理，造成與水泥顆粒水化生成的Ca(OH)2結(jié)合不夠緊密，難以被激發(fā)。以上結(jié)果均表明，膠凝材料粒度分布及其顆粒比表面積等特征會(huì)對(duì)粉煤灰和礦渣的火山灰反應(yīng)造成影響。

3 結(jié) 論

(1)礦物摻合料的粒度分布是決定顆粒級(jí)配優(yōu)劣的重要因素，其對(duì)膠凝材料的顆粒級(jí)配改善作用存在最佳值。Ⅰ級(jí)粉煤灰具有更強(qiáng)的滾珠效應(yīng)，在提高流動(dòng)性方面起了關(guān)鍵性作用，對(duì)流動(dòng)度的貢獻(xiàn)最大，Ⅰ級(jí)粉煤灰和S95/S105級(jí)礦渣組合的凈漿流動(dòng)度明顯高于Ⅱ級(jí)粉煤灰和S95/S105級(jí)礦渣組合，其中Ⅰ級(jí)粉煤灰和S95級(jí)礦渣組合的粒徑分布曲線與Fuller曲線最為接近，其凈漿流動(dòng)性也最好。

(2)礦物摻合料顆粒比表面積和粒度分布等特征影響了火山灰反應(yīng)程度以及混凝土結(jié)構(gòu)致密度，進(jìn)而使混凝土力學(xué)性能和抗氯離子滲透性存在差異。Ⅰ級(jí)粉煤灰具有更大的比表面積，火山灰活性也較高，因此Ⅰ級(jí)粉煤灰和S95/S105級(jí)礦渣組合混凝土的工作性和強(qiáng)度明顯高于Ⅱ級(jí)粉煤灰和S95/S105級(jí)礦渣組合混凝土，并有較強(qiáng)的抗氯離子滲透性，與凈漿流動(dòng)度結(jié)果一致。

(3)微觀測(cè)試結(jié)果表明，Ⅰ級(jí)粉煤灰和S95級(jí)礦渣組中無定形C-S-H凝膠包裹著晶體，微觀結(jié)構(gòu)致密，Ca(OH)2含量最低，火山灰反應(yīng)發(fā)揮最為充分。Ⅱ級(jí)粉煤灰和S95級(jí)礦渣組與Ⅱ級(jí)粉煤灰和S105級(jí)礦渣組晶體結(jié)構(gòu)松散，有大量微裂縫和孔隙，Ca(OH)2含量較高，火山灰反應(yīng)不夠充分，佐證了宏觀性能測(cè)試結(jié)果。