粉煤灰摻量對輕集料混凝土耐久性能影響的試驗研究

吳笑非（唐山市海港開發區住宅和城鄉建設局，河北 唐山 063611）

1 引 言

高強輕集料混凝土作為當代混凝土技術發展的重要趨勢之一，具有輕質、高強、耐久、保溫、隔音、抗震、耐火性好、無堿集料反應等一系列優點，受到了國內外土木工程界的普遍重視。為研究粉煤灰摻量對高強輕集料混凝土碳化性能和抗氯離子滲透性能的影響，本文對16 組不同摻量混凝土試件的碳化性能和抗氯離子滲透性能進行了測試。

2 試驗用原材料[1][2]

1）水泥：普通硅酸鹽水泥，標號為P.O42.5，主要性能指標見表1。

表1 水泥的主要性能指標

2）礦粉：首鋼集團公司生產的活性S95 型礦粉，主要性能指標見表2。

3）粉煤灰：I 級粉煤灰，燒失量為2%，需水量比為95%，細度為9.8%。

4）細集料：天然中砂，表觀密度為2650 kg/m3，細度模數為2.7。

5）輕集料[3]：湖北宜昌寶珠頁巖陶粒，表觀密度為1460kg/m3，堆積密度為760kg/m3，筒壓強度為6.4MPa，吸水率為2.6%，空隙率51.4%。

6）外加劑：KRL 型泵送劑，其減水率為20%。

7）水：清潔自來水。

3 試驗方法

表2 礦粉的主要性能指標

碳化性能試驗采用國標GB/T50082-2009 快速碳化法[4]，混凝土試塊在標準養護26 天后，在60 ℃干燥48 小時，移入二氧化碳濃度為20%±3%，溫度20±5℃，濕度70%±5%的碳化箱中碳化，經28 天碳化后再取出試件測定其碳化深度。

抗氯離子滲透性能試驗采用NEL 型混凝土快速真空飽水飽鹽裝置及混凝土滲透性電測儀檢測混凝土中的氯離子擴散系數，對混凝土滲透性進行快速評價。試驗所用NaCl 溶液濃度為4mol/L，試樣邊長為100mm，齡期為28d。

4 試驗結果與分析

高強輕集料混凝土碳化性能和抗氯離子滲透性能試驗結果見表3 和圖1。

4.1 碳化性能

從圖1 中可以看出，試塊的平均碳化深度最小為3.2mm，最大為5.6mm，遠遠小于混凝土的鋼筋保護層厚度。這說明采用粉煤灰和礦粉復摻配制的高強輕集料混凝土具有很好的抗碳化性能。這是由于CO2擴散是在混凝土內部的氣孔和毛細孔中進行的，因此，水膠比在一定程度上決定了CO2在混凝土中的擴散速度，水膠比越大，混凝土碳化速度也越快。水泥用量直接影響混凝土吸收CO2的量，因此對混凝土碳化速度也有一定影響。粉煤灰和礦粉的存在提高了混凝土的密實性，CO2滲透及擴散更加困難。

圖1 集料混凝土氯離子滲透系數和平均碳化深度

4.2 氯離子滲透性能

普通混凝土的氯離子擴散系數在300×10-14m2/s，從圖1 可以看出，采用粉煤灰和礦粉復摻配制的高強輕集料混凝土都遠遠小于該值，最大的氯離子擴散系數只有134×10-14m2/s，最小的僅有82×10-14m2/s，說明該輕集料混凝土具有很好的氯離子抗滲性能，并且隨著礦物摻和料的增加，氯離子滲透系數逐漸減小。這是由于粉煤灰和礦粉的綜合效應，使得火山灰反應更加充分，優化了混凝土孔結構，使混凝土進一步致密，孔徑細化，連通孔減少，從而使滲透通路大大減少。此外，粉煤灰和礦粉的復摻使得輕集料混凝土早期的水化溫升較低，減少了混凝土內部由于溫度應力產生的微裂紋。因此，粉煤灰和礦粉的復摻使得輕集料混凝土的抗滲性能得到提高。

表3 高強輕集料混凝土碳化和滲透性能試驗結果

5 小 結

1）粉煤灰和礦粉復摻可以降低輕集料混凝土的碳化深度，改善輕集料混凝土的抗碳化性能，輕集料混凝土的碳化深度均小于5.6mm。

2）粉煤灰和礦粉復摻可以降低輕集料混凝土的氯離子滲透系數，改善輕集料混凝土的抗氯離子滲透性能，輕集料混凝土28d 的氯離子滲透系數均小于134×10-14m2/s。

【1］姚燕．新型高性能混凝土耐久性的研究與工程應用［M］.北京：中國建材工業出版社，2004.470-471.

［2］中華人民共和國建設部．JGJ 51-2002 輕骨料混凝土技術規程［S］．北京：中國建筑工業出版社，2003.

［3］郭佳寧．高強輕集料混凝土的力學特性及其對集料的要求［J］．黑龍江水利科技，2001(1)：71-74。

［4］中華人民共和國住房和城鄉建設部. GB/T50082-2009 普通混凝土長期性能和耐久性試驗方法［S］．北京：中國建筑工業出版社，2010.