浅析矿物掺合料与水胶比对混凝土耐久性的影响

2016-12-27安徽双龙混凝土有限公司安徽合肥230015

低碳世界 2016年34期

常江（安徽双龙混凝土有限公司，安徽合肥230015）

常江（安徽双龙混凝土有限公司，安徽合肥230015）

随着社会主义经济的快速发展，社会各界对混凝土建筑工程的需求量也随之日益增多。不言而喻，混凝土工程自然离不开混凝土，而且混凝土的耐久性会在很大程度上影响混凝土建筑工程的可靠性、安全性以及使用寿命，而水胶比和矿物掺合料又会对混凝土的耐久性造成极大的影响，因此本文分析了矿物掺合料与水胶比对混凝土耐久性产生的影响。

矿物掺合料；水胶比；混凝土耐久性

引言

近些年，随着国内外土木工程行业的飞速发展，建筑行业对于混凝土耐久性的要求也在不断提高。而影响混凝土耐久性的两个非常重要的因素就是水胶比和矿物掺合料的掺量。为此，笔者对各种混凝土的耐磨性、抗氯离子渗透性、坑硫酸盐腐蚀性能以及抗冻性能等进行了实验研究，并对水胶比、矿物掺合料的掺量与混凝土耐久性之间的关联极性及关联程度进行了分析、总结，以期全方位的提升混凝土的耐久性。

1 实验研究

1.1 原材料

搅拌水选用的是与国家标准要求相符的饮用水；砂选取的是细度模数是2.7的霍山河砂，与2区级配要求相符；水泥选取的是产自铜陵海螺水泥有限公司的P·O42.5级普通硅酸盐水泥，其标准稠度用水量是25.3%，其他指标都与《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）的规定相符合[1]；减水剂选用的是江苏博特新材料有限公司生产的缓凝型聚羧酸系高效减水剂PCA，其减水率是26.5%；石子选用的是产自巢湖散宾的5～22mm的碎石颗粒；矿渣粉选用的是产自合肥青雅有限公司的S95矿渣微粉，具有112%的流动度比和435m2/kg的表面积；粉煤灰则选取的是产自淮南平圩的一级粉煤灰，其比表面积是325m2/kg，需水比是90.2%。

1.2 实验方案

选用的基准混凝土是未掺入矿物掺合料的C1且水胶比是0.38的混凝土，之后再分别对矿渣粉掺入量为15%、粉煤灰掺入量为25%的C2混凝土、矿渣粉掺入为15%、粉煤灰掺入量为15%的C3混凝土以及矿渣粉掺入量为35%、粉煤灰掺入量为15%的C4混凝土进行配制，且它们的水胶比都保持0.39不变，以此来对矿物掺合料的不同掺量给混凝土的耐久性所造成的影响进行探究。与此同时，之后再对矿渣粉的掺入量和粉煤灰的掺入量均与C2相同，带水胶比不同的C5、C6混凝土，C5混凝土的水胶比是0.35，C6混凝土的水胶比是0.30。以此来对不同的水胶比给混凝土的耐久性所造成的影响进行探究。

1.3 实验办法

1.3.1 混凝土抗氯离子渗透检测办法

采取ASTM C1202-97氯离子渗透快速检测办法，对标准养护56d的300mm×300mm×300mm的混凝土实施切割，将其分割为φ200mm×100mm的混凝土样块，再借助电通量测定仪对混凝土样块的7h电能量进行测定，并以此来对混凝土的抗氯离子渗透性能进行评估[2]。

1.3.2 抗冻性检测办法

采取GB/T 50082-2009快速冻融的检测办法，对标准养护56d的200mm×200mm×800mm的混凝土试样实施冻融处理5，对混凝土试样在经过300次冻融循环之后的横向基频进行检测，同时对混凝土试样冻融后的相对弹性模量进行测算，以此来对混凝土的抗冻性能进行评估[3]。

1.3.3 耐磨性检测办法

按照GB/T 16925-1997来对200mm×200mm×200mm的混凝土试样进行制作，同时对其实施56d的标准养护，之后再对其实施耐磨测试，通过对磨头及磨槽深度的研磨转数进行测量来对混凝土的耐磨度进行测算，并以此来对混凝土的耐磨性能进行评定[4]。

1.3.4 抗硫酸盐腐蚀检测办法

按照铁建设 [2005]160号文中胶凝材料抗硫酸盐腐蚀性能快速检测办法的相关要求来对20mm×20mm×120mm的水泥胶砂试样进行制作，并将其放入50℃的洁净饮用水中进行为期7d的养护，再把水泥胶砂试样平均分为两组，每组都均等分成9块，其中一组浸泡于3%的Na2SO4腐蚀溶液之中，另一组则放置于20℃的饮用水中。29d之后再对两组水泥胶砂试样的抗折强度进行测量，并将测量数据当作水泥胶砂的抗硫酸盐侵蚀指数，以此来对混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能进行评估。

1.4 结果和讨论

1.4.1 混凝土抗氯离子受到渗透性不同水胶比及矿物掺合料的掺量的影响

通过实验不难发现（图1），如果水胶比保持不变，和其他混凝土相比，基准混凝土C1的电通值显然要高得多，其主要原因在于，在基准混凝土中只使用了水泥这种凝胶材料，砂浆之间的缝隙均由水泥颗粒来填补，这样便会导致混凝土内部存在较多的缝隙，无法达到较好的密实性，自然也就无法达到较好的抗氯离子渗透性能。与粉煤灰和矿渣粉相比，水泥的颗粒较大，在混凝土中掺入矿物掺合料，可以使混凝土的内部的孔隙得到更好的填补，从而增强混凝土的密实性，进而增强混凝土的抗氯离子渗透性。同时，根据实验结果还可得知，电通量最小的是C3混凝土，这主要是由于粉煤灰和矿渣粉的产量比例不同，影响了抗氯离子的，渗透性，矿渣粉和粉煤灰除了可以有效的填补水泥石-骨料之间以及水泥颗粒之间的孔隙之外，而且按照一定的比例将粗细不同的矿渣粉与粉煤灰混合掺入混凝土之后，它们之间能够互相填补，并产生复合超叠加效应，构成密集的堆聚体系，这样可以有效的填补混凝土内部的空隙，有效的优化混凝土的孔结构，从而全面增强混凝土的抗氯离子渗透性能。

图1 大掺量矿物掺合料混凝土氯离子扩散系数与水胶比的关系

另一方面，通过对掺入相同量的矿物掺合料，但水胶比不同的C6、C5以及C2混凝土在标准养护56d后7h的电通量值进行测量与对比，可以发现，随着水胶比的不断减小，混凝土的电通量值也会不断的减小，而混凝土的抗氯离子渗透性则会随之不断的增强。究其原因，主要是由于随着水胶比的不断减小，混凝土在硬化过程中所流失的水分就越少，混凝土的孔隙率也就会随之减小，连通的毛细孔也会逐渐减少，这样一来，混凝土的抗氯离子渗透性也必将随之增强。矿物掺合料的添加，使混凝土能够达到0.38的水胶比，其电通量值也不会突破1500C，符合设计规定，这充分证明矿物掺合料可以使混凝土的抗氯离子渗透性得到有效的增强。

1.4.2 不同水胶比及矿物掺合料的掺量对混凝土耐磨性、抗冻性以及抗硫酸盐侵蚀性所造成的影响

通过对矿渣粉掺入量、粉煤灰掺入量以及水胶比与抗硫酸盐侵蚀系数、耐磨度及相对动弹性模量的灰色关联度计算结果进行分析，这充分说明，矿渣粉与粉煤灰的掺入量与混凝土的抗硫酸侵蚀性能、耐磨性能以及抗冻性能呈现正关联极性，这证明矿渣粉与粉煤灰的添加能够使混凝土的抗硫酸侵蚀性能、耐磨性能以及抗冻性能实现显著的提升；而水胶比与混凝土的抗硫酸侵蚀系数、耐磨度及相对动弹性模量则呈现负关联极性关系，这表明水胶比会在一定程度上降低混凝土的抗硫酸侵蚀性能、耐磨性能以及抗冻性能，且水胶比越大，混凝土的抗硫酸侵蚀性能、耐磨性能以及抗冻性能减弱得越明显。

1.5 结论

在混凝土中添加矿渣粉及粉煤灰可以使混凝土的电通量实现明显的减少，同时，按照一定的比例把矿渣粉与粉煤灰混合加入混凝土中，能够产生复合超叠加效应，而且在掺入15%的矿渣粉与粉煤灰，且水胶比是0.38的情况下，混凝土的抗氯离子渗透性能可达到最大值，而如果继续增大水胶比的话，又会减弱混凝土的抗氯离子渗透性能；而且矿渣粉与粉煤灰的掺入可以使混凝土的抗硫酸侵蚀系数、耐磨度及相对动弹性模量得到显著的提升，而水胶比则会减弱混凝土的抗硫酸侵蚀系数、耐磨度及相对动弹性模量。