汪沁 盛黎

摘 要：文章通過摻入復(fù)摻粉煤灰和礦渣后高性能混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗氯離子滲透等試驗(yàn)，研究高性能混凝土強(qiáng)度和耐久性與礦渣和粉煤灰摻量之間的變化關(guān)系，然后改變水膠比，進(jìn)一步研究在不同水膠比條件下，復(fù)摻兩種礦物摻合料對混凝土性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)水膠比較小時(shí)，同時(shí)摻入粉煤灰和礦渣，能更有效的提高高性能混凝土的后期強(qiáng)度和抗氯離子滲透能力。

關(guān)鍵詞：粉煤灰；礦渣；摻量；強(qiáng)度；耐久性

在混凝土的配制比中摻入各種不同的廢棄材料或工業(yè)副產(chǎn)品制成具有優(yōu)良耐久性、高強(qiáng)度的高性能混凝土，從環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面來說都是具有重要意義的。在高性能混凝土的調(diào)制中，會摻入兩種或兩種以上的礦物細(xì)摻料加上外加劑，從而達(dá)到進(jìn)一步改善性能和取得某方面的特性的目的。復(fù)合細(xì)摻料可以增加摻入量，多摻多代，節(jié)約熟料，它不僅可以減少CO2等溫室氣體的排放量，而且還會凈化環(huán)境等多方面的好處。對于這個(gè)問題目前科技工作者對以下幾方向進(jìn)行研究：（1）礦物摻料的種類、摻量和摻加方式；（2）復(fù)合礦物細(xì)摻料對混凝土強(qiáng)度和耐久性的影響；（3）外加劑復(fù)合使用后的超疊加效應(yīng)；（4）在復(fù)合化思路的影響下，創(chuàng)造活性細(xì)?；炷?。本文主要就粉煤灰、礦渣以及高效減水劑同時(shí)摻入對混凝土力學(xué)性能和耐久性能的影響做了基礎(chǔ)試驗(yàn)研究。

1 試驗(yàn)制備和試驗(yàn)方法

1.1 原材料

水泥：42.5級普通水泥，浙江三獅水泥廠生產(chǎn)。細(xì)骨料：河砂，屬于中砂。粗骨料：碎石，級配6-25mm。粉煤灰：Ⅱ級，杭州火電廠。礦渣：細(xì)度480m2/kg。減水劑：萘系高效減水劑。

1.2 混凝土配合比

本試驗(yàn)針對高性能混凝土的強(qiáng)度和耐久性，研究復(fù)摻粉煤灰和礦渣的合理摻量，得到合理摻量以后，進(jìn)一步減小水膠比，研究在低水膠比條件下，復(fù)摻礦渣和粉煤灰對混凝土性能的影響。

表1-1 高性能混凝土試樣配合比

代號 1m3混凝土中各材料用量 /kg

水灰比 水泥 礦渣 粉煤灰 水 細(xì)骨料 粗骨料 減水劑

A 0.47 405 0 0 190 735 1100 6.89

A0 0.47 364.5 0 40.5 190 735 1100 6.89

A1 0.47 324 40.5 40.5 190 735 1100 6.89

A2 0.47 283.5 81.0 40.5 190 735 1100 6.89

A3 0.47 243 121.5 40.5 190 735 1100 6.89

B 0.30 530 0 0 160 690 1080 10.6

B0 0.30 477 0 53 160 690 1080 10.6

B1 0.30 424 53 53 160 690 1080 10.6

B2 0.30 371 106 53 160 690 1080 10.6

B3 0.30 318 159 53 160 690 1080 10.6

C 0.25 600 0 0 150 660 1070 14.4

C0 0.25 540 0 60 150 660 1070 14.4

C1 0.25 480 60 60 150 660 1070 14.4

C2 0.25 420 120 60 150 660 1070 14.4

C3 0.25 360 180 60 150 660 1070 14.4

1.3 復(fù)摻礦渣和粉煤灰的高性能混凝土試驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)采用GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法》制成非標(biāo)準(zhǔn)試樣，尺寸為100×100×100mm，尺寸換算系數(shù)0.95，分別測量試樣在3d、7d、28d齡期的抗壓強(qiáng)度。

用以上混凝土攪拌物，按照抗?jié)B（氯離子遷移電量）性能試驗(yàn)方法（ASTMC1202）附錄C標(biāo)準(zhǔn)（EJ914-2000）的規(guī)定進(jìn)行。即采用ф100mm×50mm的混凝土試件（切割加工而成），在其兩邊分別浸入NaCl（3%質(zhì)量）和NaOH（0.3mol/l）的水溶液，接通60V的恒定直流電壓，測定并隔時(shí)記錄6h內(nèi)通過試件的（變化）電流值，得出氯離子遷移電量，以此數(shù)據(jù)來評定混凝土的抗氯離子滲透性能。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 復(fù)摻礦渣和粉煤灰對高性能混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

圖2-2表示水膠比分別為0.47、0.3、0.25的三個(gè)系列早期抗壓強(qiáng)度隨著復(fù)摻比例改變而變化的關(guān)系曲線。0組、1組、2組和3組分別表示粉煤灰和礦渣復(fù)摻比例為1：0、1：1、1：2和1：3。 由圖可見，在各類水膠比條件下，摻入粉煤灰和礦渣，混凝土的早期強(qiáng)度均有明顯下降，而且隨著礦渣摻量的增加，強(qiáng)度下降幅度越明顯。分析其原因，由于粉煤灰和礦渣的水化相對較慢，因此摻入混凝土后會使其早期強(qiáng)度有所下降。

圖2-2 粉煤灰和礦渣復(fù)摻比例變化對混凝土早期（3天）強(qiáng)度的影響

隨著齡期增長，研究復(fù)摻粉煤灰和礦渣混凝土的強(qiáng)度變化規(guī)律，圖2-3表示三個(gè)系列在7天齡期時(shí)，抗壓強(qiáng)度與不同復(fù)摻比例之間的關(guān)系。比較圖2-2、圖2-3曲線可知，隨著齡期增長，雖然復(fù)摻粉煤灰和礦渣仍會降低混凝土的抗壓強(qiáng)度，但是降低的幅度明顯減小，說明隨著粉煤灰和礦渣的不斷水化，對混凝土強(qiáng)度增長的貢獻(xiàn)越來越明顯，強(qiáng)度增長速率加快。

圖2-3 粉煤灰和礦渣復(fù)摻比例變化對混凝土（7天）強(qiáng)度的影響

最后研究復(fù)摻粉煤灰和礦渣對混凝土后期強(qiáng)度的影響，圖2-4表示表示三個(gè)系列在90天齡期時(shí)，抗壓強(qiáng)度與不同復(fù)摻比例之間的關(guān)系。由圖可見復(fù)摻粉煤灰和礦渣對混凝土后期強(qiáng)度有所提高，特別當(dāng)水膠比較小時(shí)，復(fù)摻效果更佳，摻粉煤灰10%、礦渣30%的混凝土試樣后期抗壓強(qiáng)度值達(dá)到最高。

圖2-4 粉煤灰和礦渣復(fù)摻比例變化對混凝土（90天）強(qiáng)度的影響

2.2 復(fù)摻礦粉和粉煤灰高性能混凝土的抗氯離子滲透試驗(yàn)

國內(nèi)外學(xué)者研究表明，大部分高性能混凝土結(jié)構(gòu)的破壞是由于氯離子侵入到混凝土中鋼筋表面，當(dāng)達(dá)到臨界濃度時(shí)，引起鋼筋銹蝕，降低鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力，產(chǎn)生膨脹，使混凝土保護(hù)層脫落，造成整個(gè)結(jié)構(gòu)破壞，因此抗氯離子滲透是評價(jià)高性能混凝土耐久性的一項(xiàng)重要指標(biāo)。本試驗(yàn)采用電量法，用規(guī)定時(shí)間內(nèi)混凝土內(nèi)通過的電量來評價(jià)混凝土的抗氯離子滲透能力。

圖2-5 粉煤灰和礦渣復(fù)摻比例變化對混凝土抗氯離子滲透能力的影響

圖2-5表示三個(gè)系列混凝土在不同復(fù)摻比例下混凝土內(nèi)遷移電量。由圖可知，在各類水膠比條件下，單摻粉煤灰和復(fù)摻粉煤灰、礦渣均能使通過混凝土的電量減小，說明摻入粉煤灰能提高混凝土的抗氯離子滲透能力，復(fù)摻粉煤灰和礦渣對混凝土的抗氯離子滲透能力提高更明顯，而且隨著礦渣摻量的提高，混凝土的抗氯離子滲透能力越強(qiáng)。

3 結(jié)論

3.1 單摻粉煤灰和復(fù)摻粉煤灰、礦渣使混凝土早期強(qiáng)度降低，后期強(qiáng)度增長，當(dāng)粉煤灰和礦渣以1：3的比例復(fù)摻時(shí)混凝土強(qiáng)度增長最快，說明該種配比復(fù)摻效果最佳。水膠比越小，復(fù)摻以后強(qiáng)度增長速率越快，因此復(fù)摻特別適合低水膠比高性能混凝土。

3.2 單摻粉煤灰能減少通過混凝土的電量，復(fù)摻粉煤灰和礦渣后，混凝土的抗氯離子滲透能力有了進(jìn)一步的提高，當(dāng)粉煤灰和礦渣以1：3的比例復(fù)摻時(shí)，混凝土抗氯離子滲透能力最強(qiáng)。

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作者簡介：汪沁（1992- ），男，浙江樹人大學(xué)城建學(xué)院土木工程專業(yè)，本科在讀；通訊作者：盛黎，女，浙江樹人大學(xué)城建學(xué)院，碩士，副教授。