不同水胶比下粉煤灰掺量对混凝土抗渗性能的影响

郭 小 森

(中冶天工集团有限公司，天津 300308)



不同水胶比下粉煤灰掺量对混凝土抗渗性能的影响

郭 小 森

(中冶天工集团有限公司，天津 300308)

为探究粉煤灰掺量对混凝土抗渗性能的影响规律，对不同水胶比下粉煤灰混凝土抗渗性能进行了分析，结果表明：混凝土掺入20%粉煤灰可有效改善其抗渗性能，随着粉煤灰掺量增加，混凝土抗渗性能逐渐加速劣化；水胶比是影响混凝土抗渗性能重要因素，对于大掺量粉煤灰混凝土可通过限制水胶比保证其抗渗性能。

混凝土，粉煤灰，抗渗性能，水胶比

随着人们对混凝土耐久性问题认识的不断深入，逐渐认识到混凝土材料耐久性的劣化主要是由于侵蚀性介质的浸入，耐久性劣化的快慢取决于腐蚀介质浸入内部的速率，因而混凝土抗渗性能越好，其耐久性越好[1，2]。改善混凝土抗渗性能首先可在配合比方面予以考虑[3]，在配合比设计中用水量是影响混凝土密实度的主要原因，用水量越大混凝土耐久性劣化越严重。同时，粉煤灰作为矿物掺合料已经广泛应用于混凝土配合比设计之中[4]，研究表明粉煤灰在水化的过程中可改善水泥基体的孔隙率和孔结构，提高混凝土抗渗性能[5]。实验从水胶比和粉煤灰掺量两个因素出发，探究不同水胶比下粉煤灰掺量对混凝土抗渗性能的影响。

1 试验及原材料

1.1 实验材料

实验采用P.Ⅱ42.5硅酸盐水泥，Ⅱ级粉煤灰，其化学组成如表1所示；细骨料细度模数为3.0，表观密度2 640 kg/m3，含泥量小于1.5%的河砂；粗骨料采用粒径为5 mm～25 mm连续级配的破碎石灰石，表观密度2 660 kg/m3。含泥量小于0.8%；减水剂采用萘系高效减水剂，减水率21%。

表1 水泥与粉煤灰化学组成

1.2 配合比设计

为研究不同水胶比下粉煤灰掺量对混凝土抗渗性能的影响规律，实验设计水胶比为0.36，0.43，0.50，粉煤灰等量取代水泥0%，20%，40%和60%，其中取代量0%为基准实验组。调整减水剂用量使混凝土的坍落度控制在180 mm±20 mm，其具体配合比如表2所示。

表2 混凝土配合比及实验值

1.3 实验方法

试验依据GB J82—85普通混凝土长期性能和耐久性试验方法进行。试件上口直径为175 mm，下口直径为185 mm，高150 mm，试验每组6块试件。每组试件养护龄期为28 d，试件养护完成后将表面晾干，融化固体石蜡涂于试件侧面作为密封材料，随即在螺旋加压装置上将试件压入经烘烤预热过的试件套中。待冷却后解除压力，连同试件套安放于抗渗仪器上进行试验。试验水压从0.1 MPa开始，每隔8 h增加0.1 MPa，直至透水试件超过3个时停止试验，记录相应水压力。

2 试验结果与分析

2.1 水胶比对混凝土抗渗性能的影响

各水胶比下混凝土抗渗系数如表2所示。实验数据折线图如图1所示。

从图1中可以看出，水胶比增加混凝土渗透系数随之增加。水胶比为0.36时，混凝土渗透深度为36 mm，渗透系数为6.1，混凝土在低水胶比的情况下有较高的抗渗性能。水胶比超过0.43后，混凝土抗渗耐久性劣化明显，当水胶比为0.50时，混凝土渗透深度为101 mm，抗渗系数为27.5，混凝土抗渗性能劣化严重。水胶比是影响混凝土密实度的重要因素，随着水胶比增大，混凝土密实度下降，抗渗耐久性劣化趋势加剧。

2.2 粉煤灰掺量对混凝土抗渗性能的影响

粉煤灰掺量对混凝土抗渗性影响如图2所示。

从图2中可以看出，各水胶比下粉煤灰混凝土渗透系数呈现出先减小后增加的趋势，当粉煤灰掺量为20%时混凝土渗透系数最小，混凝土抗渗性能明显优于基准组，随着粉煤灰掺量增加，混凝土抗渗性能逐渐劣化。当粉煤灰掺量为60%时，混凝土抗渗性能与基准组相近，其中水胶比为0.50，粉煤灰掺量为60%时混凝土抗渗系数为23.7，高于基准组混凝土渗透系数。当水胶比为0.36和0.43，粉煤灰掺量为60%时，混凝土抗渗性能仍优于水胶比为0.50的基准混凝土，可见随着粉煤灰掺量增加可通过限制水胶比保证其抗渗性能。

与基准混凝土组相比，当掺入适量粉煤灰时，由于粉煤灰颗粒较小且在混凝土自身的碱性条件下易于水化，生成具有胶凝性质的C-S-H，未水化的粉煤灰颗粒充当微集料，细化了混凝土的微观结构，减缓腐蚀介质侵入速度，有效提高了混凝土抗渗性能。随着粉煤灰取代水泥的用量增加，加速了混凝土抗渗性，耐久性能劣化，粉煤灰虽然具有“活性效应”，其水化产物可改善混凝土微观结构，但由于粉煤灰水化产物包裹于颗粒表面，阻止粉煤灰颗粒进一步的水化反应，表现为早期水化产物较少，加之水泥被部分取代，致使胶凝材料水化产物减少，混凝土难以形成致密的微观结构，因而混凝土抗渗耐久性随粉煤灰掺量增加而逐步劣化，当粉煤灰取代水泥用量为60%时，其抗渗性能接近于基准试验组。

3 结语

1)水胶比是影响混凝土抗渗性能的重要因素，水胶比越大，混凝土抗渗性能劣化越严重。2)粉煤灰掺入量为20%时，可显著改善混凝土抗渗耐久性能，随着粉煤灰掺量增加，混凝土抗渗耐久性逐渐劣化。当粉煤灰掺量为60%时，混凝土抗渗性能与基准组接近，粉煤灰对混凝土抗渗性能的改善作用并未随掺量增加而提高。3)粉煤灰掺量为60%时，在低水胶比情况下混凝土抗渗性能仍优于水胶比为0.50的基准混凝土，在工程实践中随着粉煤灰掺量增加可通过限制水胶比保证其抗渗性能。

[1] 杨维康,刘生辉,屈润材,等.自密实混凝土抗冻抗渗性能研究现状[J].山西建筑,2014，40(25):154-156.

[2] 杨启斌.粉煤灰路面高强混凝土抗渗性能试验研究[J].山西建筑,2008，34(19):17-18.

[3] 易 成,谢和平,孙华飞,等.混凝土抗渗性能研究的现状与进展[J].混凝土,2003,2(160):7-11，34.

[4] 齐立剑.养护方式与水胶比对粉煤灰混凝土抗碳化性能的影响[D].秦皇岛：燕山大学,2013.

[5] 陈惠苏,孙 伟,Stroeven Piet.水泥基复合材料集料与浆体界面研究综述(二):界面微观结构的形成、劣化机理及其影响因素[J].硅酸盐学报,2004(1):70-79.

Effects of fly ash content on concrete impermeability under different water binder ratio

Guo Xiaosen

(MCC Tiangong Group Corporation Limited, Tianjin 300308, China)

In order to investigate the influences of differents fly ash content on the permeability of concrete. The permeability of concrete with different water binder ratio was analyzed. The results show that： the dosage of fly ash with 20 percent can improve the impermeability effectively, and the impermeability of concrete seriously decreases with the increase of the dosage of fly ash. The water binder ratio is an important factor affecting the performance of concrete anti-permeability. For the concrete with high content of fly ash, the anti-permeability performance can be guaranteed by limiting the water binder ratio.

concrete, fly ash, impermeability, water binder ratio

1009-6825(2016)12-0093-03

2016-02-16

郭小森(1979- )，男，工程师

TU528

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