不同礦物摻合料對C50混凝土耐久性能影響研究

李 剛

(甘肅智通科技工程檢測咨詢有限公司，甘肅 蘭州730050)

0 引言

隨著公路建設行業的快速發展，混凝土的應用也越來越成熟，C50混凝土在高速公路上應用廣泛。西北地區對高標號混凝土的礦物摻合料使用相對保守，建設業主單位、施工單位等認為添加過多礦物摻合料會導致高標號混凝土強度降低，承擔風險較大。因為質量評定主要以抗壓強度作為標準，礦物摻合料摻量增加會導致混凝土早期強度降低，但對混凝土耐久性能會有顯著提高。基于此，本文就摻礦物摻合料后混凝土耐久性能展開研究，為相關的建設單位提供參考。

1 原材料

C50混凝土屬于高性能混凝土，但是由于部分地區地理環境惡劣，就對于混凝土的理性性能、工作性能以及耐久性能都提出了一些特殊的要求[1]。而礦物摻和料是配制高性能混凝土的必要材料之一，有人稱其為制作高性能的混凝土功能性的組分材料，其結合符合膠凝效應、誘導激活效應、表面的微晶化效應、界面耦合效應和微集料效應等，不僅可以有效改善混凝土的力學性能和工作性能，還能改善混凝土的耐久性。

本項目試驗使用的原材料就地取材，水泥、礦物摻合料、外加劑經過嚴格檢測，符合規范要求，各類材料具體檢測性能如表1～4所示。

表1 P·O42.5級普通硅酸鹽水泥的物理力學性能指標

表2 粉煤灰物理化學性能指標

表3 粒化高爐礦渣粉物理化學性能指標

表4 硅灰物理化學性能指標

外加劑：采用聚羧酸高性能減水劑。

河砂：含泥量1.4%，泥塊含量0.2%，級配良好的Ⅱ區中砂。

碎石：5～20 mm碎石，級配良好，壓碎值17.9%，含泥量0.6%，針片狀4.8%。

2 配合比設計

配合比設計嚴格按照《JGJ55-2011 普通混凝土配合比設計規程》進行，設計方案及不同齡期抗壓強度結果如表5所示。

表5 混凝土配合比設計

在探討不同的礦物摻入期間需要進行科學的配比設計，以此來探討不同配合比下的混凝土抗壓強度，從表5可以看出，雙摻粉煤灰和礦渣粉的配比方案中，混凝土在28 d之后其抗壓強度逐漸比其他配合比所展現的抗壓強度要高，并且在90 d達到頂峰值為67.4，這與基準所實現的混凝土抗壓強度相比高出4.4。另外，在摻入礦物混合料期間，三摻所形成的混凝土其抗壓強度最低。因此，在實際設計混凝土配合比期間需要以雙摻為主，除非遇到特殊情況再選擇其他摻入混合料的形式。

3 礦物摻合料對混凝土耐久性能影響分析

通過對混凝土耐久性能進行測試得到測試結果，具體結果如圖1～7所示。

1)對混凝土干縮性影響。由圖1可以看出，在加入礦物摻合料28 d后，雙摻粉煤灰和礦渣粉混凝土干縮率最低，三摻礦物摻合料導致混凝土干縮率升高，主要是因為加入的硅灰本身活性較高[2]。

圖1 混凝土干縮性能測試結果

2)對混凝土開裂性能的影響。如圖2所示，在混凝土開裂性能測試結果中可以看出，雙摻粉煤灰和礦渣粉混凝土的抗開裂性能較高，三摻礦物摻合料導致混凝土抗開裂性能下降，這是因為加入的硅粉活性較高。

圖2 混凝土開裂性能測試結果

3)對混凝土電通量值的影響。電通量是用來快速評價混凝土的滲透性，也就是混凝土抵抗氯離子的滲透能力[3]。由圖3分析可知，加入不同礦物摻和料之后，混凝土的電通量逐漸降低，這表明其抵抗氯離子的滲透能力逐漸提升。

圖3 混凝土電通量值測試結果

4)對混凝土碳化深度的影響。混凝土的碳化是指混凝土所受到的化學腐蝕，在空氣中的二氧化碳進入到混凝土內部與堿性物質發生的化學反應生成碳酸鹽和水之后，導致混凝土的堿性減低，并且也可增加混凝土孔溶液中的氫離子數量，進而會減弱其對于鋼筋的保護作用。而由圖4可以明確的是，加入礦物摻入料之后，混凝土的碳化深度逐漸降低，這也表示二氧化碳滲入量逐漸減少，進而減少混凝土內的堿性反應，提升其保護鋼筋的強度[4]。

圖4 混凝土碳化深度測試結果

5)對混凝土彈性模量的影響。混凝土的彈性模量是指混凝土的壓縮應力和應變的比值，該比值越高，說明混凝土的密實性越強。由圖5可以看出，加入礦物摻合料之后，混凝土的彈性模量在逐漸提升，這也表示礦物摻和料能夠改善混凝土的空隙結構，以此增加混凝土的密實性。

圖5 混凝土彈性模量測試結果

6)對混凝土抗凍性能的影響。從圖6可以直觀地看出，隨著混凝土加入不同的礦物摻合料之后，其整體的抗凍性能逐漸提升，這也表示混凝土在低溫環境下也可長期穩定使用[5]。

圖6 混凝土抗凍性能測試結果

7)對混凝土耐磨性能的影響。由圖7可知，加入不同的礦物摻合料對于混凝土耐磨性能有著極大的影響，而隨著其耐磨性能的降低，表示其抗耐磨能力的提升，由此可延長混凝土的使用壽命，也間接地提升其建筑成品的質量和使用壽命。

圖7 混凝土耐磨性能測試結果

4 結語

不同礦物摻合料的添加，明顯改善了混凝土的耐久性能，摻粉煤灰和礦渣粉情況下，混凝土耐久性能較優，有利于混凝土結構耐久性的長期發展。但摻粉煤灰、礦渣粉、硅灰的混凝土早期收縮與開裂性能較差，其原因為硅灰的早期活性較高。礦物摻合料的添加可以有效改善混凝土的孔隙結構，增加混凝土的密實性，降低水化熱，改善混凝土的和易性。