風(fēng)積沙混凝土孔隙結(jié)構(gòu)分析研究

吳俊臣 褚菁晶

內(nèi)蒙古建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑工程與測(cè)繪學(xué)院 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010070

1 引言

中國(guó)每年需要耗費(fèi)巨量的混凝土材料，天然河砂過度開采，砂資源日趨枯竭，西北地區(qū)蘊(yùn)含巨大的沙漠沙資源，采用沙漠沙替代河砂拌制混凝土并廣泛應(yīng)用于工程無疑具有巨大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益，筆者近幾年對(duì)風(fēng)積沙混凝土的耐久性能展開了深入的研究[1，2]。

混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)如平均孔徑、最可幾孔徑、氣泡間距和孔徑分布對(duì)混凝土的耐久性能產(chǎn)生重要影響。針對(duì)不同風(fēng)積沙替代量的混凝土，分析了不同摻量風(fēng)積沙混凝土在標(biāo)養(yǎng)28d后的微觀孔隙參數(shù)，深入探討了風(fēng)積沙混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)特征，為風(fēng)積沙混凝土的耐久性能的深入研究以及工程應(yīng)用提供理論參考。

2 材料與方法

風(fēng)積沙混凝土中的風(fēng)積沙采用內(nèi)蒙古西部庫布齊沙漠地區(qū)的沙漠沙（細(xì)度模數(shù)0.7），風(fēng)積沙替代天然河砂比例分別為20%、40%、60%、80%、100%，普通混凝土作為對(duì)比組。6組混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C25。按照“硬化混凝土氣泡間距系數(shù)檢測(cè)方法”，對(duì)標(biāo)養(yǎng)28d后的風(fēng)積沙混凝土試樣置于顯微鏡下進(jìn)行氣泡間距分析。

3 結(jié)果分析

表1為不同摻量風(fēng)積沙混凝土在標(biāo)養(yǎng)28d后的孔隙參數(shù)。氣泡比表面積和平均氣泡直徑是表征混凝土內(nèi)氣泡大小的重要指標(biāo)，當(dāng)含氣量接近時(shí)，氣泡數(shù)量越多，氣泡平均直徑就越小，比表面積就越大。6組混凝土的含氣量相差不大，但平均氣泡直徑差異明顯，100%摻量風(fēng)積沙混凝土最大，60%摻量的風(fēng)積沙混凝土較小。不同的風(fēng)積沙摻量混凝土在水化過程中，摻量大于60%的風(fēng)積沙混凝土形成許多大小不一且獨(dú)立的毛細(xì)孔和大孔，100%摻量時(shí)達(dá)到最大，內(nèi)部較多的獨(dú)立大孔隙結(jié)構(gòu)導(dǎo)致測(cè)得的平均氣泡直徑偏大。6種不同混凝土內(nèi)部孔隙尺寸均比較大；風(fēng)積沙摻量大則混凝土的孔隙含量也大，100%摻量的內(nèi)部孔隙含量最大，但主要是獨(dú)立性大孔，氣泡間距系數(shù)最小，對(duì)抗凍性有利。

表1 標(biāo)養(yǎng)28d后的各摻量風(fēng)積沙混凝土試件的氣泡參數(shù)

氣泡間距系數(shù)是影響硬化后的混凝土抗凍性最重要的因素，因此它是評(píng)估混凝土抗凍性能好壞的重要指標(biāo)，氣泡間距系數(shù)越大，平均氣泡間距就越大，則硬化混凝土內(nèi)毛細(xì)孔中的水在低溫結(jié)冰過程中產(chǎn)生的靜水壓和滲透壓就越大，混凝土的抗凍性就越差。因此混凝土中風(fēng)積沙摻量越大，氣泡間距系數(shù)越小，平均氣泡間距就越小，因此按照孔隙參數(shù)得到大摻量的風(fēng)積沙混凝土抗凍性好。

圖1為不同風(fēng)積沙摻量混凝土養(yǎng)護(hù)28d后的孔隙百分比。凝膠孔含量隨風(fēng)積沙摻量的增加呈遞增，過渡孔含量在風(fēng)積沙摻量為60%時(shí)達(dá)到最大，摻量小于或大于60%時(shí)呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)；毛細(xì)孔含量隨著風(fēng)積沙摻量增加呈遞減趨勢(shì)，在摻量為80%時(shí)達(dá)到最小，大孔含量隨著摻量增加呈遞增趨勢(shì)，在100%摻量時(shí)達(dá)到最大，風(fēng)積沙摻量為60%時(shí)大孔含量最小。

圖1 風(fēng)積沙混凝土標(biāo)養(yǎng)28d后的孔隙百分比

4 結(jié)論

標(biāo)養(yǎng)28d后的6組風(fēng)積沙混凝土，風(fēng)積沙摻量越大，內(nèi)部孔徑越大，氣泡平均間距也越大。摻量大的風(fēng)積沙混凝土的毛細(xì)孔數(shù)量減小，大孔數(shù)量增加，孔隙結(jié)構(gòu)中的小孔隙數(shù)量越多，混凝土組織結(jié)構(gòu)越密實(shí)，對(duì)混凝土的抗凍性能越有利。