崇启大桥混凝土干缩及抗氯离子研究

安小龙 陈军

摘要

本文根据崇启大桥实际环境要求对混凝土的干缩及抗氯离子性能展开耐久性能研究。考虑了单掺粉煤灰60%(F60)、复合掺40％粉煤灰＋20％矿渣微粉 (F40S20)、复合掺30％矿渣微粉＋30％粉煤灰(F30S30)、单掺粉煤灰40％(F40)及不掺加掺合料的五组配合比。试验结果表明，各组大掺量混凝土配合比的干燥收缩均较低。矿物掺合料的掺入明显的减小了混凝土的收縮值，改善了混凝土抗裂性能。矿物掺合料的掺加有利于降低氯离子扩散系数，从而增加混凝土的抗氯离子侵蚀性。矿渣微粉对增加抗氯离子侵蚀性的作用高于粉煤灰的影响。

关键词 耐久性 干缩 氯离子 混凝土

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

Abstract:

In this paper, according to the actual environmental requirements chung rev. Bridge to the concrete shrinkage and anti-chloride ion performance on durability research. Considered the only mixed fly ash 60% (F60), compound mixing fly ash 40% + 20% GGBS (F40S20), compound mixing GGBS 30% + 30% fly ash (F30S30), single mixed fly ash 40% (F40) and not by adding admixtures 5 groups of mixture. Test results show that each group with greater proportion of concrete proportion of drying shrinkage were lower. The mineral admixtures with obvious reduced the concrete's shrinkage value, improve the concrete crack resistance. Of mineral admixture can be reduced by adding chloride diffusion coefficient, thus increasing the concrete anti-chloride ion aggressive. To increase GGBS anti-chloride ion aggressive role than the influence of fly ash.

Key words ：durability dry shrinkage of concrete chloride ion

一 引言

综合长江口北支环境调研和国内外海工混凝土结构劣化统计资料[1-4]可得，崇启大桥所在水域环境条件复杂，枯季水含盐量指标已接近正常海水状况，对混凝土结构耐久性提出了苛刻的要求。因此，有必要针对崇启大桥水域环境特点，并借鉴国内外近期成功的沿海工程实际经验[5-7]，开展崇启大桥混凝土氯盐、干缩下耐久性失效状况研究 [8]。本文根据相关标准研究了崇启大桥混凝土在各配合比条件下的氯盐、干缩下的耐久性能，为后面崇启大桥耐久性设计中防腐措施建议和阻锈剂的试验研究奠定基础。

二 原材料与配合比设计

优质的原材料是制备高性能的混凝土的基础，是优化混凝土配合比设计的前提，是混凝土良好的施工工作性、物理力学性能和耐久性的保证。为保证混凝土的耐久性，必须掺加一定的优质活性掺合料和高效外加剂，高效减水剂和优质活性掺合料已经成为高性能混凝土不可缺少的组份。只有选用优质、满足设计要求的原材料才能制备出性能优异的自密实混凝土，所以首先应对原材料的性能进行测试，根据原材料性能进行配合比的设计和优化。

2.1 原材料

水泥 水泥采用P.Ⅱ42.5R硅酸盐水泥，其物理、力学性能指标如表1所示。

粉煤灰 采用镇江谏壁Ⅰ级粉煤灰

磨细矿粉 选取S95级矿渣，该矿渣微粉流动性比较大，但活性相对较低。

细集料 细集料采用赣江中砂，细度模数为2.90，表观密度为2590kg∕m3，松散堆积密度为1520kg∕m3，，空隙率为41.3%。

粗集料湖北阳新产石灰石，5～25连续级配，表观密度为2700kg∕m3，松散堆积密度为1400kg∕m3。

减水剂 为保证高性能混凝土具有优良的工作性能，本试验依据泵送混凝土标准设计混凝土坍落度，选用具有缓凝效果的聚羧酸高效减水剂。

拌合用水 采用饮用自来水，其各项性能指标满足《混凝土拌合用水标准》要求。

2.2 混凝土配合比设计

根据综合分析、工程设计要求，拟选择以下混凝土配合比参数：水胶比：W/B=0.35，砂率Sp=38%；掺合材：单掺粉煤灰60%(F60)、复合掺40％粉煤灰＋20％矿渣微粉 (F40S20)、复合掺30％矿渣微粉＋30％粉煤灰(F30S30)、单掺粉煤灰40％(F40)；同时成型不掺加掺合料的对比组，并在各组配合比中添加适当的聚羧酸系高性能外加剂，其掺量以坍落度达到180±20mm来调节，即成型F0，F60，F40S20，F30S30，F40五组配合比，配合比如表2所示：

三 试验结果与讨论

3.1 混凝土干燥收缩变化规律

依据表2的配合比制备混凝土，依据GB50081-2002，试件成型1d后，拆模，置于标准养护室养护2天，然后放入20±2℃，相对湿度60±5%的恒温恒湿室进行收缩性能的测试，其测试结果如图1所示。典型龄期的测试结果如表3所示。

从图1可以看出，随着龄期的增长，收缩增大。从3d到28d，其收缩增长最大，其28d收缩值在（1.4～2.5）×10-4之间。随着龄期的进一步增长，收缩增长率减缓，到120d龄期收缩值增长至（1.9～3.5）×10-4之间。此后，收缩值的增长率降低，曲线基本趋于平滑，直至180d其收缩值也仅增长至（2.1～3.6）×10-4之间。总体说来，各组大掺量混凝土配合比的干燥收缩均较低，能较好的满足大体积混凝土的需要。单掺粉煤灰40%的F40组收缩最大，单掺粉煤灰60%的F60组收缩值最小，双掺组F40S20和F30S30两组测得的不同龄期的收缩值相近，且单掺组F60在各龄期的收缩值约为双掺组的65%。

图1各组混凝土的收缩率随龄期的变化规律

总体说来，各组大掺量混凝土配合比的干燥收缩均较低。单掺粉煤灰40%的F40组收缩最大，单掺粉煤灰60%的F60组收缩值最小，双掺组F40S20和F30S30两组测得的不同龄期的收缩值相近，均介于F40和F60组之间。矿物掺合料的掺入明显的减小了混凝土的收缩值，改善了混凝土抗裂性能。

置于未饱和空气中的混凝土因水分散失而引起的体积缩小变形称为干燥收缩变形，是混凝土固有的性质。当混凝土处于自由状态时，干燥收缩不会导致什么不良后果，当混凝土处于不同程度约束状态的结构工程中，干燥收缩易引起混凝土开裂，影响混凝土强度和耐久性，这是在配制混凝土运用于工程当中应引起足够重视的。