浅谈掺合料对混凝土电通量的影响

苏家驹　刘清梅

摘 要：本文以固定胶凝材料总量和新拌混凝土工作性能基本保持一致，通过制作不同掺量的单掺粉煤灰、单掺矿粉和双掺粉煤灰、矿粉为对比的系列混凝土配合比，测试不同龄期的系列混凝土6h电通量，探讨不同种类的掺合物及掺量对混凝土电通量的影响。

关键词：电通量 掺合料 掺量 影响

中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）11（b）-0054-03

Abstract： Based on total fixed gelling material and fresh concrete work almost consistent performance， through the production of different dosage of single mixing fly ash， mineral ores and double mixing fly ash and mineral powder into a series of contrast， tests the 6h flux of this series of concrete with different ages， discusses the effects of different kinds of admixture and content on the electric flux of concrete.

Key Words： Electric flux； Admixture； Admixture； Effects

在土建工程中，混凝土是用量最大和用途最广的建筑材料之一，近年来，业界对混凝土的耐久性越来越重视。混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构的安全、正常使用的能力称为耐久性，混凝土的耐久性包括：抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、混凝土的碳化（中性化）、碱骨料反应等性能。

对混凝土材料而言，几乎所有的破坏都是从外界侵蚀性介质（如H2O、NOx、CO2、Cl-、SO42-、Mg2+等）进入开始，抗渗性是表征混凝土耐久性的关键参数之一，新型的渗透性检测方法有表面透气法（氮气法）、表面吸水法（Suction）、电通量法（ASTM C1202）、氯离子扩散系数法（电化学分析法：Fick第二定律、电迁移法：Nernst-Planck方程、电导法：NEL法Nernst-Einstein方程），本文就最常用的ASTM C1202法（以下简称电通量法）试验过程中的影响因素进行分析。

1 原材料及试验方法

1.1 原材料

水：自来水。

水泥：华润水泥（防城港）有限公司P.O42.5。

砂：北海砂场，细度模数为2.9的中砂。

碎石：广东惠东石场，5～20mm碎石。

粉煤灰：钦州市永佳环保材料有限公司二级粉煤灰。

矿粉：华润水泥（防城港）有限公司S95矿渣微粉。

外加剂：四川路加四通科技发展有限公司VF-2聚羧酸高性能减水剂。

1.2 试验仪器与设备

采用北京三思行测控仪器有限公司生产的混凝土电通量测试仪分别进行28d、56d的电通量测试。

1.3 配合比设计

为了了解粉煤灰、矿粉、水泥用量对混凝土电通量的影响，本次试验以400kg/m3胶凝材料总量，0.38水胶比为基础，以单掺粉煤灰、矿粉和双掺粉煤灰、矿粉（粉煤灰∶矿粉=2∶3）为对比的系列配合比，对混凝土的电通量进行了试验，配合比如表1所示。

1.4 试验方法及步骤

（1）试件成型用量及用途。成型2组（6个）150mm×150mm×150mm、1组（3个）100mm×100mm×100mm的立方体试块，其中150mm×150mm×150mm的试件标准养护到龄期前1～2d，对制备的试块进行钻芯取样，每组试件从侧面钻取φ100mm芯样，加工成φ100mm×50mm的圆柱体试件进行28d、56d电通量试验，100mm×100mm×100mm试件用于28d的抗压强度。

（2）混凝土搅拌过程。依次将石头、砂、胶凝材料干拌30s，然后将混有外加剂的拌合水一次性倒入搅拌机中搅拌3min。

（3）成型过程。將混凝土一次性装入试模后（3个为一组）置于振动台上，振动10～15s后用灰刀插捣四壁排除表面气泡，继续振动10～15s，然后抹面。

（4）养护。成型后首先在室温养护一天，拆模后搬入标养室继续养护到相应龄期。

（5）测试方法。新拌混凝土的工作性、力学性能按照JGJ 55-2011、GB/T 50081-2002进行。混凝土电通量参照ASTM C1202法和GB/T 50082-2009进行，试验前，对试件进行真空饱水，试验在试件轴向施加60V直流电压，试件的正、负极两侧的试验槽内分别放置浓度为0.3mol/L的NaOH溶液和3%的NaCl溶液。记录6h内通过试件的总电量Q值，即为检测试件的电通量。

2 试验结果分析

用（以）固定胶凝材料为基础，矿物掺加料采用等量取代水泥的方法，粉煤灰、矿粉和粉煤灰+矿粉的掺量分别为10%、20%、30%，分别制作混凝土试件，养护至规定龄期进行电通量测试，试验结果见表2、表3、表4；选取编号为2～9组配比同盘成型的试件送至4个不同试验室，试验结果见表5。

2.1 单掺粉煤灰的影响

从表2可看出，混凝土6h电通量随粉煤灰掺量的增加而增大，说明粉煤灰等量取代部分水泥，未能有效改善混凝土内部孔隙结构，从而提高混凝土抗氯离子渗透能力，反而起了反作用。理论上粉煤灰具有的活性微集料效应可填充与密实作用，直接“细化”孔隙并填塞细孔的通道；随着龄期的增长，粉煤灰的火山灰反应的进行，粉煤灰活性效应所形成的凝胶填充了混凝土中一部分空隙，同时将不稳定的氢氧化钙转为结构上致密、性能上稳定的胶凝物质，使混凝土渗透性降低。对此，笔者质疑粉煤灰的质量品质出现了问题导致性能下降，无法达到试验预期效果。endprint

2.2 单掺矿粉的影响

从表3可看出，混凝土6h电通量随矿粉掺量增加而大幅降低，矿粉掺量从0%增加至10%时，电通量值降低幅度最大，随着掺量增加，電通量值降幅明显变小，这主要是因为矿粉能增强混凝土内部水泥与砂石骨料的界面，改善孔的结构，从而阻断部分连通孔，但因矿粉的细度和活性有限，掺量增加到一定值后，将无法持续发挥明显的作用。

2.3 双掺粉煤灰和矿粉的影响

从表4可看出，双掺粉煤灰+矿粉显著降低了各龄期混凝土电通量。双掺后，混凝土中不同胶材的级配效应和超叠加效应使得毛细孔更加细小，浆体的密实性大为提高，从而使混凝土的电通量显著降低。试验也从侧面印证了笔者认为粉煤灰的品质存在一定问题的看法。

2.4 不同试验环境对测试结果的影响

本次试验中，将同盘配比成型的8组电通量试件送检至4个不同试验室，各试验室之间检测结果见表5，整体上看，电通量的测试结果存在较大的差异，但也基本满足ASTMC 1202中两个不同试验室所得的3个试件的电通量平均值不应相差29%的精度要求。

3 结论

（1）混凝土的电通量与它本身的组成材料有很大的关系，应重视原材料的品质检验。

（2）矿粉能很好地减低混凝土的电通量，当矿粉掺量超过20%时，混凝土电通量值减低的幅度较小。

（3）掺和料对电通量的影响主要是通过二次水化改善混凝土的内部孔隙率和孔结构，在配比设计时，可以通过调整掺和料的种类和掺量来提高混凝土的致密性，降低电通量。

（4）电通量的测试结果精度相对较低，不同试验室测试结果存在较大的差异。

参考文献

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部标准.GB/T 501082-2009，普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准[S].中国建筑工业出版社，2009.

[2] ASTM C1202标准译文[Z].

[3] 边鹏飞，任云，吴森.原材料对耐久性混凝土电通量指标的影响[J].西部探矿工程，2009，21（4）：215-218.

[4] 罗立红.掺合料对混凝土电通量和RCM扩散系数相关性的影响[J].交通运输研究，2014，42（12）：132-135.

[5] 鲍长春，雷晓刚，畅亚文，等.铁路高性能混凝土电通量试验影响因素[J].水泥与混凝土，2009，18（2）：20-24.

[6] 郭亮，冷平，李家和.矿物掺合料对混凝土电通量的影响[J].低温建筑技术，2011，33（1）：22-23.endprint