粉煤灰掺量对轻集料混凝土耐久性能影响的试验研究

2012-02-06吴笑非唐山市海港开发区住宅和城乡建设局河北唐山063611

中国建材科技 2012年3期

吴笑非（唐山市海港开发区住宅和城乡建设局，河北唐山 063611）

1 引言

高强轻集料混凝土作为当代混凝土技术发展的重要趋势之一，具有轻质、高强、耐久、保温、隔音、抗震、耐火性好、无碱集料反应等一系列优点，受到了国内外土木工程界的普遍重视。为研究粉煤灰掺量对高强轻集料混凝土碳化性能和抗氯离子渗透性能的影响，本文对16 组不同掺量混凝土试件的碳化性能和抗氯离子渗透性能进行了测试。

2 试验用原材料[1][2]

1）水泥：普通硅酸盐水泥，标号为P.O42.5，主要性能指标见表1。

表1 水泥的主要性能指标

2）矿粉：首钢集团公司生产的活性S95 型矿粉，主要性能指标见表2。

3）粉煤灰：I 级粉煤灰，烧失量为2%，需水量比为95%，细度为9.8%。

4）细集料：天然中砂，表观密度为2650 kg/m3，细度模数为2.7。

5）轻集料[3]：湖北宜昌宝珠页岩陶粒，表观密度为1460kg/m3，堆积密度为760kg/m3，筒压强度为6.4MPa，吸水率为2.6%，空隙率51.4%。

6）外加剂：KRL 型泵送剂，其减水率为20%。

7）水：清洁自来水。

3 试验方法

表2 矿粉的主要性能指标

碳化性能试验采用国标GB/T50082-2009 快速碳化法[4]，混凝土试块在标准养护26 天后，在60 ℃干燥48 小时，移入二氧化碳浓度为20%±3%，温度20±5℃，湿度70%±5%的碳化箱中碳化，经28 天碳化后再取出试件测定其碳化深度。

抗氯离子渗透性能试验采用NEL 型混凝土快速真空饱水饱盐装置及混凝土渗透性电测仪检测混凝土中的氯离子扩散系数，对混凝土渗透性进行快速评价。试验所用NaCl 溶液浓度为4mol/L，试样边长为100mm，龄期为28d。

4 试验结果与分析

高强轻集料混凝土碳化性能和抗氯离子渗透性能试验结果见表3 和图1。

4.1 碳化性能

从图1 中可以看出，试块的平均碳化深度最小为3.2mm，最大为5.6mm，远远小于混凝土的钢筋保护层厚度。这说明采用粉煤灰和矿粉复掺配制的高强轻集料混凝土具有很好的抗碳化性能。这是由于CO2扩散是在混凝土内部的气孔和毛细孔中进行的，因此，水胶比在一定程度上决定了CO2在混凝土中的扩散速度，水胶比越大，混凝土碳化速度也越快。水泥用量直接影响混凝土吸收CO2的量，因此对混凝土碳化速度也有一定影响。粉煤灰和矿粉的存在提高了混凝土的密实性，CO2渗透及扩散更加困难。

图1 集料混凝土氯离子渗透系数和平均碳化深度

4.2 氯离子渗透性能

普通混凝土的氯离子扩散系数在300×10-14m2/s，从图1 可以看出，采用粉煤灰和矿粉复掺配制的高强轻集料混凝土都远远小于该值，最大的氯离子扩散系数只有134×10-14m2/s，最小的仅有82×10-14m2/s，说明该轻集料混凝土具有很好的氯离子抗渗性能，并且随着矿物掺和料的增加，氯离子渗透系数逐渐减小。这是由于粉煤灰和矿粉的综合效应，使得火山灰反应更加充分，优化了混凝土孔结构，使混凝土进一步致密，孔径细化，连通孔减少，从而使渗透通路大大减少。此外，粉煤灰和矿粉的复掺使得轻集料混凝土早期的水化温升较低，减少了混凝土内部由于温度应力产生的微裂纹。因此，粉煤灰和矿粉的复掺使得轻集料混凝土的抗渗性能得到提高。