高活性硅灰改性渠道襯砌膠材性能及微觀機(jī)理研究

張軒碩，李宏波,2,3*，李 盛，丁永發(fā)

（1.寧夏大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院，銀川 750021；2.寧夏節(jié)水灌溉與水資源調(diào)控工程技術(shù)研究中心，銀川 750021；3.旱區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)水資源高效利用教育部工程研究中心，銀川 750021）

0 引 言1

【研究意義】寧夏引黃灌區(qū)鹽漬土分布廣泛，土壤和地下水富含高濃度的、Cl-和Mg2+等侵蝕性離子[1-2]，致使水工混凝土襯砌板材的耐久性能退化、強(qiáng)度損失，嚴(yán)重制約了灌區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展和水資源高效利用[3-5]。膠凝材料是襯砌技術(shù)不可缺少的組成部分，其性能優(yōu)劣和水泥石微觀結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變直接影響襯砌板力學(xué)性能與耐久性能。因此，探明礦物摻合料對(duì)襯砌膠材宏、微觀性能的影響，對(duì)于系統(tǒng)分析微觀結(jié)構(gòu)演變與膠材宏觀性能之間的機(jī)理關(guān)系具有重要意義。

【研究進(jìn)展】硅灰是冶煉硅鐵而形成的副產(chǎn)品，具有火山灰效應(yīng)和微集料效應(yīng)。李燕等[6]研究了硅灰復(fù)合硅酸鹽膠凝體系的侵蝕產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)侵蝕產(chǎn)物主要為鈣礬石（AFt）和石膏（CaSO4·2H2O）。Abdalla等[7]、Farmani 等[8]和劉軍等[9]發(fā)現(xiàn)硅酸鹽膠凝體系強(qiáng)度隨著硅灰摻量的增大而呈先增加后減小的變化趨勢(shì)，復(fù)合漿體微觀結(jié)構(gòu)更加密實(shí)。徐晶等[10]將硅灰作為負(fù)載材料，研究了硫鋁酸鹽混凝土的自我修復(fù)能力，發(fā)現(xiàn)摻入20%的硅灰可使損傷的混凝土強(qiáng)度恢復(fù)84%。廖國(guó)勝等[11]對(duì)硅灰—硫鋁酸鹽復(fù)合水泥體系的力學(xué)性能及水化機(jī)理進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)適量的硅灰摻入量可使復(fù)合漿體的強(qiáng)度明顯提升。Jun 等[12]發(fā)現(xiàn)，硅灰的加入降低了硫鋁酸鹽硬化漿體的過(guò)度膨脹。魏定邦等[13]發(fā)現(xiàn)，硅灰和粉煤灰是影響硫鋁酸鹽復(fù)合水泥體系強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。李亞剛等[14]選擇復(fù)摻礦渣微粉和偏高嶺土制備硫鋁酸鹽復(fù)合漿體，通過(guò)測(cè)定力學(xué)性能發(fā)現(xiàn)復(fù)合漿體28 d 齡期抗壓強(qiáng)度降低了17.3%。García 等[15]研究了礦物摻合料的摻量對(duì)鋁酸鹽水泥性能的影響。【切入點(diǎn)】上述研究表明，硅灰在水泥基材中可作為一種理想的礦物摻合料，但目前圍繞硅灰對(duì)不同膠凝硬化體性能特性的影響，以及將硅灰作用下水泥石微觀結(jié)構(gòu)的演變與渠道襯砌膠材宏觀力學(xué)性能相結(jié)合的系統(tǒng)性研究卻鮮有報(bào)道。

【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】基于此，本研究通過(guò)宏觀試驗(yàn)研究了硅灰替代率對(duì)PO、SAC 和AC 硬化體力學(xué)性能的影響，結(jié)合SEM（掃描電鏡）、EDS（X 射線能譜分析）和XRD（X 射線衍射）對(duì)復(fù)合膠料斷面結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，以期揭示復(fù)合體系微觀特征及水化機(jī)理，為提升水工混凝土襯砌板強(qiáng)度及抗?jié)B性能提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)所選用的PO 42.5 水泥來(lái)自寧夏賽馬水泥廠，SAC4 2.5水泥和AC 62.5水泥來(lái)自諸城市九七建材有限公司，硅灰（SF）來(lái)自寧夏科通新材料有限公司。與一般工業(yè)廢灰（粉煤灰、石灰石粉、石粉等）相比，硅灰活性更高；所采用的硅灰中SiO2量為96.93%，一般硅灰中SiO2量約為90%左右。與文獻(xiàn)[16]相比，其火山灰活性更高；所采用的硅灰28 d 齡期活性指數(shù)為109%，活性指數(shù)更高。寧夏科通新材料科技有限公司在硅鐵合金冶煉過(guò)程中產(chǎn)生大量游離態(tài)SiO2，因急速冷卻而形成大量的無(wú)定形SiO2，導(dǎo)致硅灰活性較高。硅灰的XRD 和SEM 圖譜如圖1 所示。

圖1 硅灰的微觀表征Fig.1 Microscopic characterization of silica fume

由圖1（a）可知，在24°和29°衍射角附近，出現(xiàn)SiO2的特征峰，SiO2的特征峰峰值最高且衍射峰寬度較寬，表明硅灰存在相當(dāng)數(shù)量無(wú)定形態(tài)的活性SiO2；由圖1（b）可知，硅灰微觀形貌呈球形，表面光滑平整。利用激光粒徑檢測(cè)儀檢測(cè)原材料粒徑分布情況，結(jié)果如圖2所示。硅灰平均體積粒徑為29.96 μm，中位粒徑為21.70 μm，勃氏比表面積為539.4 m2/kg，硅灰粒徑級(jí)配曲線較陡，說(shuō)明硅灰粒徑分布較窄，多數(shù)集中在19.21～33.55 μm。PO、SAC、AC 和SF 的化學(xué)組成如表1 所示，PO、SAC 和AC 的性能指標(biāo)如表2 所示。

表1 原材料的主要化學(xué)組成Table 1 Main chemical composition of raw materials %

表2 水泥材料性能指標(biāo)Table 2 Performance index of cement material

圖2 原材料粒徑分布Fig.2 Raw material particle size distribution

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與樣品制備

試驗(yàn)水膠比固定為0.35，采用硅灰分別替代PO、SAC、AC 配制硅灰-水泥復(fù)合漿體（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0、2%、4%、6%、8%），對(duì)應(yīng)15 組試樣編號(hào)，分別為SP0、SP2、SP4、SP6、SP8、SS0、SS2、SS4、SS6、SS8、SC0、SC2、SC4、SC6、SC8。成型尺寸為40 mm×40 mm×40 mm，在溫度（20±2）℃、相對(duì)濕度大于95%的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)養(yǎng)護(hù)24 h 后，拆模并繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至3、28 d 齡期，考慮到AC 后期強(qiáng)度倒退的特性，AC 復(fù)合膠凝體系試件需養(yǎng)護(hù)至90 d 齡期，養(yǎng)護(hù)完成后檢測(cè)樣品的抗壓強(qiáng)度。抗?jié)B試驗(yàn)所需要的試件成型尺寸為高30 mm，上直徑70 mm，下直徑80 mm 的圓臺(tái)體，養(yǎng)護(hù)至28 d 齡期進(jìn)行抗?jié)B試驗(yàn)。抗壓強(qiáng)度檢測(cè)后取其中心破碎體作為微觀試驗(yàn)樣品，并置于無(wú)水乙醇中終止水化，XRD和SEM測(cè)試前將樣品置于60 ℃真空干燥箱烘干至恒質(zhì)量。將樣品用瑪瑙研缽壓成粉末狀后進(jìn)行XRD 分析，另選扁平狀樣品鍍金處理后進(jìn)行SEM 測(cè)試。

1.3 測(cè)試方法

采用YEM-300D 型電子壓力試驗(yàn)機(jī)執(zhí)行抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，檢測(cè)的豎向加載速度為0.5 kN/s，參照《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》（GB/T 17671—1999），每組摻比制備3 個(gè)平行試樣。抗?jié)B性能試驗(yàn)參照《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行，最大水壓力設(shè)置為1.5 MPa，每個(gè)試件取8 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，每6 個(gè)圓臺(tái)體試件為一組，取其平均值作為最終的滲透高度值。采用日本JFC-1600 型離子濺射儀對(duì)樣品噴金，采用德國(guó)Bruker公司生產(chǎn)的D8 Advance 型X 射線衍射儀進(jìn)行XRD分析，陽(yáng)極靶材為Cu，掃描范圍3°～73°，步長(zhǎng)為0.02°，電子掃描顯微（SEM）分析采用德國(guó)Zeiss 公司生產(chǎn)的EVO 18 型掃描電鏡進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 硅灰對(duì)復(fù)合水泥基膠凝材料抗壓強(qiáng)度的影響

不同硅灰替代率對(duì)PO、SAC、AC 抗壓強(qiáng)度的影響如圖3 所示。由圖3（a）可知，3 d 齡期時(shí)，PO 復(fù)合體系抗壓強(qiáng)度隨著硅灰替代率的增大呈先增大后降低的趨勢(shì)，試件SP6 抗壓強(qiáng)度最高，為37.8 MPa，相比試件SP0 提升了21.7%。28 d 齡期時(shí)，PO 復(fù)合體系抗壓強(qiáng)度隨著硅灰替代率的增加呈先增加后降低的變化趨勢(shì)，試件SP2、SP4、SP6、SP8 的抗壓強(qiáng)度相比試件SP0 分別增加了6.9%、5.5%、3.1%、4.1%，說(shuō)明硅灰能夠促進(jìn)PO 復(fù)合體系后期抗壓強(qiáng)度的增長(zhǎng)，但增加幅度比早期緩慢。

圖3 硅灰對(duì)PO、SAC、AC 抗壓強(qiáng)度的影響Fig.3 Effect of silica fume on PO,SAC and AC compressive strength

由圖3（b）可知，SAC 復(fù)合體系不同齡期的抗壓強(qiáng)度隨著硅灰替代率的增加呈先增加后減小的趨勢(shì)。3 d 齡期時(shí)，試件SS4 抗壓強(qiáng)度達(dá)到最高，為49.5 MPa，相比試件SS0 的抗壓強(qiáng)度提高了11.7%。28 d齡期時(shí)，試件SS6 抗壓強(qiáng)度最高，為60.7 MPa，相比試件SS0 提高了21.8%，說(shuō)明硅灰替代率為4%～6%時(shí)，可顯著提高SAC 復(fù)合體系的抗壓強(qiáng)度。

由圖3（c）可知，3、28 d 齡期時(shí)，AC 復(fù)合體系抗壓強(qiáng)度隨著硅灰替代率的增加而降低，90 d 齡期時(shí)，AC 復(fù)合體系抗壓強(qiáng)度隨著硅灰替代率的增加呈先增大后降低的趨勢(shì)。90 d 齡期時(shí)，試件SC4 抗壓強(qiáng)度達(dá)到69.8 MPa，相比28 d齡期抗壓強(qiáng)度提高了8.1%，較同齡期試件SC0 抗壓強(qiáng)度增加了11.1%，說(shuō)明適宜的硅灰替代率有助于緩解AC 復(fù)合體系后期抗壓強(qiáng)度的倒退，原因是隨著水化歷程加深，硅灰中活性SiO2與鋁酸鈣（CA）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成穩(wěn)定的水化C2ASH8，減少了亞穩(wěn)相產(chǎn)物C2AH8和CAH10的生成量[17]，一定程度上緩解了AC 漿體強(qiáng)度的倒縮。

2.2 硅灰對(duì)復(fù)合水泥基膠凝材料抗?jié)B性能的影響

圖4 為不同硅灰替代率對(duì)PO、SAC、AC 抗?jié)B性能的影響。3 種復(fù)合膠凝體系的滲透高度均隨著硅灰替代率的增大而降低。當(dāng)硅灰替代率從0 增加至8%時(shí)，PO、ASC、AC 復(fù)合體系的滲透高度分別下降26.5%、45.6%、16.2%，說(shuō)明硅灰能顯著提升復(fù)合膠凝體系的抗?jié)B性能。一方面，硅灰與水泥的水化產(chǎn)物之間發(fā)生二次水化，生成更多的凝膠產(chǎn)物，導(dǎo)致在空間結(jié)構(gòu)上致密性增強(qiáng)；另一方面，硅灰顆粒可以堵塞復(fù)合膠凝體系中的毛細(xì)孔或微裂縫，從而阻擋裂縫的擴(kuò)展，縮小復(fù)合膠凝體系中相互連通的毛孔，對(duì)復(fù)合膠凝體系抗?jié)B性能的提升具有一定的促進(jìn)作用。

圖4 硅灰對(duì)PO、SAC、AC 抗?jié)B性能的影響Fig.4 Effect of silica fume on PO, SAC and AC impermeability

2.3 SEM 分析

2.3.1 PO 復(fù)合膠凝體系分析

通過(guò)SEM 觀察PO 復(fù)合硬化體水化3、28 d 齡期的微觀結(jié)構(gòu)形貌，結(jié)果如圖5 和圖6 所示。由圖5（a）可知，體系中含有C-S-H 凝膠、AFt 和六角板狀Ca(OH)2。隨著硅灰替代率的增加，圖5（b）中C-S-H凝膠增多，AFt 發(fā)育完整，晶體尺寸變大，Ca(OH)2晶體減少，棒狀A(yù)Ft 和纖維狀C-S-H 相互穿插交織，填充在未水化水泥之間，從而提高結(jié)構(gòu)密實(shí)度和PO復(fù)合體系抗壓強(qiáng)度。由圖6 可知，水化至28 d 齡期時(shí)，試件SP0、SP6水化產(chǎn)物的微觀形貌基本一致，此時(shí)水化產(chǎn)物主要是C-S-H 凝膠和Aft，全部來(lái)源于水泥的水化。隨著反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，纖維狀C-S-H 凝膠彼此膠結(jié)，Ca(OH)2、AFt 與少量未參與火山灰反應(yīng)的硅灰微粒被“吞噬”在凝膠體中，結(jié)構(gòu)趨于密實(shí)。劉娟紅等[18]、秦力等[19]和Dai 等[20]的研究表明，微觀結(jié)構(gòu)致密有利于提高水泥漿的抗氯離子滲透性、抗?jié)B性和抗凍性能，證實(shí)了硅灰有助于提升渠道襯砌的抗?jié)B特性。

圖5 PO 復(fù)合膠凝材料3 d 齡期的SEM 圖Fig.5 SEM of PO composite cementitious material at 3 d age

圖6 PO 復(fù)合膠凝材料28 d 齡期的SEM 圖Fig.6 SEM of PO composite cementitious material at 28 d age

由圖7 和表3 可知，試件SP0 水化生成纖維狀C-S-H 凝膠的元素主要為O、Ca、Si，其次為少量的Al 和一價(jià)堿性金屬離子（Na+、K+），鈣硅比（Ca/Si）為1.72；試件SP6 水化生成的C-S-H 凝膠仍以O(shè)、Ca、Si 為主，Ca/Si 為1.08，說(shuō)明隨著硅灰替代率的增加，C-S-H 凝膠的Ca/Si 降低。以往研究發(fā)現(xiàn)低Ca/Si的C-S-H 凝膠聚合度更高[21]，結(jié)構(gòu)更加緊密穩(wěn)定。因此，試件SP6 的抗壓強(qiáng)度有所提高。

表3 C-S-H 膠凝元素組成的EDS 結(jié)果Table 3 EDS results of C-S-H gel element composition

圖7 C-S-H 凝膠的EDS 結(jié)果Fig.7 EDS results of C-S-H gel

2.3.2 SAC 復(fù)合膠凝體系分析

通過(guò)SEM 觀察SAC 復(fù)合硬化體水化3、28 d 齡期時(shí)的微觀形貌，結(jié)果如圖8 和圖9 所示。圖8（a）中，密實(shí)度較低，結(jié)構(gòu)疏松，結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)尚未形成，水化產(chǎn)物主要為針棒狀A(yù)Ft。圖8（b）中，AFt 長(zhǎng)徑比增大，團(tuán)簇狀A(yù)Ft 交錯(cuò)搭接，形成緊密的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。圖9（a）中出現(xiàn)了粗柱狀A(yù)Ft，說(shuō)明水化產(chǎn)物已發(fā)育成熟。圖9（b）中存在大量鋁膠，粗棒狀A(yù)Ft晶體具有骨架作用并被凝膠覆蓋，形成致密聯(lián)合體，硅灰填充在水化產(chǎn)物之間，降低了體系孔隙率[22]，改善了SAC 復(fù)合體系微觀結(jié)構(gòu)，使得復(fù)合體系后期抗壓強(qiáng)度增大，這與力學(xué)性能的變化一致。

圖8 SAC 復(fù)合膠凝材料3 d 齡期的SEM 圖Fig.8 SEM of SAC composite cementitious material at 3 d age

圖9 SAC 復(fù)合膠凝材料28 d 齡期的SEM 圖Fig.9 SEM of SAC composite cementitious material at 28 d age

2.3.3 AC 復(fù)合膠凝體系分析

通過(guò)SEM 觀察AC 復(fù)合硬化體3、28、90 d 齡期的微觀形貌，結(jié)果如圖10 和圖11 所示。CAH10和C2AH8的轉(zhuǎn)晶見(jiàn)式（1）—式（2）：

圖10 硅灰替代率為0%時(shí)AC 膠凝材料不同齡期的SEM 圖Fig.10 SEM of AC cementite at different ages when silica fume substitution rate is 0%

圖10（a）中片狀CAH10、C2AH8晶體相互穿插交織，形成致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。圖10（b）中六方片狀CAH10、C2AH8晶體不斷發(fā)育變厚，晶體之間彼此交錯(cuò)穿插，形成堅(jiān)強(qiáng)的結(jié)晶聯(lián)生體，AH3凝膠填充在水化產(chǎn)物之間的空隙，提高結(jié)構(gòu)密實(shí)度。圖10（c）中水化產(chǎn)物以C3AH6和AH3為主，只有少量的CAH10晶體，結(jié)構(gòu)孔隙率增大，這是AC 水泥石強(qiáng)度倒縮的關(guān)鍵因素，其倒縮機(jī)理主要為：①CAH10、C2AH8晶體在后期會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)晶變化，低密度CAH10、C2AH8晶體發(fā)轉(zhuǎn)晶后變?yōu)楦呙芏菴3AH6晶體，使?jié){體結(jié)構(gòu)變得疏松多孔。②CAH10、C2AH8為六方型晶體，C3AH6為立方型晶體，C3AH6晶型比CAH10、C2AH8晶型的黏接面積小膠結(jié)能力弱，使?jié){體強(qiáng)度顯著降低。

圖11（a）和圖11（b）中，C2AH8和CAH10晶體量相對(duì)降低，說(shuō)明支撐體系強(qiáng)度的水化產(chǎn)物的量減少。圖11（c）中，CAH10、C2AH8晶體與硅灰緊密黏結(jié)并不斷被AH3凝膠包裹，形成致密結(jié)構(gòu)，只含有少量C3AH6晶體，說(shuō)明適量的硅灰可顯著抑制CAH10的晶型轉(zhuǎn)變，有效制約漿體后期抗壓強(qiáng)度倒退，這與宏觀力學(xué)強(qiáng)度變化一致。

2.4 XRD 分析

2.4.1 PO 復(fù)合膠凝體系分析

圖12 為試件SP0、SP6 水化3 d 齡期的XRD 檢測(cè)結(jié)果。隨著硅灰替代率的增加，C-S-H 凝膠和AFt衍射峰強(qiáng)度和寬度顯著增強(qiáng)，C3S 衍射峰強(qiáng)度降低，說(shuō)明硅灰能促進(jìn)PO 的水化，致使水化產(chǎn)物增多。Ca(OH)2衍射峰強(qiáng)度隨著硅灰替代率的增大而降低，這是因?yàn)楣杌抑谢钚許iO2與Ca(OH)2發(fā)生二次水化反應(yīng)，加速了Ca2+吸收，生成C-S-H 凝膠和AFt 晶體[23]。

圖12 PO 復(fù)合膠凝材料的XRD 圖Fig.12 XRD of PO composite cementing materials

2.4.2 SAC 復(fù)合膠凝體系分析

圖13 為試件SS0、SS6 水化28 d 齡期的XRD 檢測(cè)結(jié)果。試件SS6 中，AFt 衍射峰強(qiáng)度比試件SS0 高且峰寬增大，說(shuō)明硅灰能夠促進(jìn)AFt 晶體的析出，這是因?yàn)楣杌以缙诘某珊俗饔么龠M(jìn)了SAC 水化，此時(shí)溶液中的SO42-進(jìn)入水化產(chǎn)物中，從而更容易形成AFt。試件SS6 中，Ca(OH)2、C2S 衍射峰強(qiáng)度比試件SS0低，但C-S-H 衍射峰強(qiáng)度和寬度有所增加。

圖13 SAC 復(fù)合膠凝材料的XRD 圖Fig.13 XRD of SAC composite cementing materials

2.4.3 AC 復(fù)合膠凝體系分析

圖14 為SC4 試件水化3、28、90 d 齡期和SC0試件水化90 d 齡期的XRD 檢測(cè)結(jié)果。隨著試件SC4水化齡期的增加，C2AH8和CAH10的衍射峰強(qiáng)度增加，CA 和C3AH6衍射峰強(qiáng)度降低。90 d 齡期時(shí)，試件SC4的C3AH6和AH3衍射峰強(qiáng)度相比試件SC0 顯著降低，說(shuō)明硅灰可顯著抑制C2AH8和CAH10的轉(zhuǎn)晶反應(yīng)。

圖14 AC 復(fù)合膠凝材料的XRD 圖Fig.14 XRD of AC composite cementing material

3 討 論

水泥基材料作為規(guī)模化使用的建筑材料，其長(zhǎng)期耐久性和力學(xué)性能與外界環(huán)境密切相關(guān)。寧夏引黃灌區(qū)利用混凝土襯砌板渠道進(jìn)行輸水灌溉，灌區(qū)土壤及地下水中含有高濃度的侵蝕性離子，這些離子能夠與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，破壞襯砌板的微觀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致渠道襯砌溶陷、斷板和滲漏，對(duì)寧夏農(nóng)業(yè)發(fā)展及水資源高效利用構(gòu)成直接威脅。本文通過(guò)引入礦物摻合料來(lái)增強(qiáng)水泥基材料的力學(xué)性能，提高水泥石微觀結(jié)構(gòu)密實(shí)程度，以此降低渠道襯砌受侵蝕離子的破壞程度，提高灌區(qū)輸水質(zhì)量，這與相關(guān)研究結(jié)果一致[24-25]。在渠道襯砌性能的提升方面，硅灰可以作為水泥基材料的主要改性劑，依靠其所具有的“火山灰效應(yīng)”和“微集料效應(yīng)”可以優(yōu)化基體微觀結(jié)構(gòu)，提高其宏觀強(qiáng)度。硅灰摻量分別為6%、4～6%和4%時(shí)，PO、SAC 和AC 復(fù)合體系抗壓強(qiáng)度最高，結(jié)構(gòu)內(nèi)部更加致密，阻礙了水泥基體內(nèi)部水分遷移，可為提升水工混凝土襯砌板強(qiáng)度及抗?jié)B性能提供理論依據(jù)。

由于寧夏地處季節(jié)性凍土區(qū)，地基土隨季節(jié)的交替發(fā)生凍融循環(huán)，渠道凍脹破壞主要原因是地基土發(fā)生凍脹，襯砌無(wú)法承受巨大的凍脹力而產(chǎn)生破壞，提高襯砌的堅(jiān)固程度與耐久度能起到輔助抗凍脹作用。國(guó)內(nèi)研究趨向于硫酸鹽-凍融損傷下混凝土的氯離子擴(kuò)散規(guī)律、耐久性劣化規(guī)律及演化模型[26-27]，這為今后混凝土襯砌板的性能研究指明了方向。在后續(xù)的研究中，還需借助多元固廢的協(xié)同提升機(jī)理研制高性能混凝土襯砌，深入研究強(qiáng)度增強(qiáng)機(jī)理、耐久性損傷機(jī)理以及本構(gòu)關(guān)系，進(jìn)一步為渠道襯砌板耐久性設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐。

4 結(jié) 論

1）當(dāng)硅灰替代率從0 增加至8%時(shí)，PO、SAC、AC 復(fù)合體系試件的抗?jié)B高度分別下降了26.5%、45.6%、16.2%。

2）PO、SAC 復(fù)合體系抗壓強(qiáng)度隨著硅灰替代率的增大呈先增大后減少的趨勢(shì)；隨著硅灰替代率的增加，AC 復(fù)合體系3、28 d 齡期的抗壓強(qiáng)度降低，90 d齡期的抗壓強(qiáng)度呈先增大后降低的趨勢(shì)。

3）硅灰使得PO 復(fù)合體系中C-S-H 凝膠的Ca/Si降低，一定程度上提高了C-S-H 凝膠的聚合度，保證了體系強(qiáng)度穩(wěn)定性；硅灰的火山灰效應(yīng)促使SAC 硬化體水化生成更多的AFt 和C-S-H 凝膠，形成更堅(jiān)強(qiáng)的聯(lián)合體。

4）硅灰能夠有效抑制CAH10和C2AH8的轉(zhuǎn)晶反應(yīng)，使得體系中膠結(jié)能力弱的C3AH6晶體量降低，細(xì)觀結(jié)構(gòu)更密實(shí)，進(jìn)而彌補(bǔ)AC 后期強(qiáng)度倒縮的缺陷。

（作者聲明本文無(wú)實(shí)際或潛在的利益沖突）