外加劑和礦物摻合料混凝土性能及應用分析

鄭 奮

(西安鐵路職業技術學院，陜西 西安 710600)

0 引言

混凝土材料由于其自身特性，屬于土木工程結構的首選材料，其優勢在于造價低以及應用范圍廣等。近年來，隨著混凝土材料的用量越來越大，其問題也逐漸顯現出來，其結構耐久程度并不如預期，加之我國地理條件和環境復雜，很多工程都會面臨這樣的情況。因此，混凝土耐久性的提升成為了行業熱門課題。

1 外加劑和摻合料對混凝土基本性能的影響

1.1 工作性能

眾所周知，工作性能是評價混凝土材料性質的關鍵指標，尤其是在預拌混凝土大規模生產以及應用的當下。工作性能是高性能混凝土技術的主要要求之一，在技術人員研究相關細節的階段，一般是使用粉煤灰、礦渣粉以及硅灰，這三種摻合料單摻以及復摻會影響混凝土坍落度。在這樣的前提下，一些技術人員通過試驗，檢測出減水劑對混凝土坍落度產生的影響。假設減水劑的摻和量和其對混凝土坍落度產生的影響呈現線性，并設定了系數，對礦物摻合料會對混凝土工作性能產生的影響進行判定。該系數為K=坍落度÷外加劑摻量(控制混凝土坍落度為180 mm)，試驗結果如表1所示。

表1 摻合料對混凝土工作性能的影響

混凝土材料是使用粗集料、細集料和凝膠材料等多種成分組成的混合物，成分十分復雜，且不同材料的粒徑、體積質量等在混凝土中的比例不盡相同，在使用階段需要技術人員加強控制。

1.2 力學性能

單摻粉煤灰時，其水泥膠砂的抗壓強度有明顯下降；單摻硅灰時強度變化不是很大；粉煤灰與硅灰復合配制水泥膠砂可以提高水泥膠砂的流動性及后期強度遞增率，試驗粉煤灰與硅灰的最佳配比分別為75%和25%，按最佳配比取代50%水泥制備水泥膠砂的性能優于基準水泥膠砂，其早期強度有所下降，而后期強度增長率明顯高于基準水泥膠砂。通過試驗研究，建議配制粉煤灰與硅灰復合綜合料進行混凝土改性時，最佳水膠比為0.60，取代量為40%，最佳砂率為39%。

2 外加劑和礦物摻合料對混凝土耐久性和孔結構的影響

2.1 滲水性能

混凝土的抗滲性受到的影響因素比較多，其中主要包含混凝土水灰比、水泥品質、摻合料種類及摻量等。本文重點分析影響比較明顯的因素，首先是水灰比，這項因素是對混凝土抗滲性產生影響最大的因素，混凝土內的水灰比越高則抗滲性越差，因此技術人員需要結合工程實際情況對這方面的參數進行有效控制。

其次是集料的最大粒徑以及級配，這項因素主要會對混凝土的結構產生影響，若混凝土中含有大量的片狀以及條狀骨料，就會在內部產生空隙，導致抗滲性降低。

最后是摻合料種類，使用摻合料能夠改善混凝土的細度，但不同摻合料的改善效果差異比較大，技術人員在應用階段應提高掌握程度。

2.2 透氣性能

實際上，粉煤灰以及礦渣在單摻和復摻的情況下，對混凝土本身抗液體滲透性以及抗氣透性方面的影響差異比較大。產生此種情況的關鍵原因是粉煤灰本身屬于第二類礦物摻合料，而火山灰的效應發揮作用又是在后期階段，但礦渣本身就具有一定的水硬性和比較高的活性指數，因此能夠在混凝土當中較早地展現出其在透氣性能改善方面的效果。

2.3 抗氯離子性能

礦物摻合料能夠改善混凝土內部微觀結構以及水化物的組成方式。且低堿度的C-S-H凝膠也會促使混凝土結構更加緊密，最終降低混凝土孔隙率，達到改變混凝土級配的效果。

2.4 抗鹽酸性能

當下我國并沒有公認有效的混凝土硫酸鹽腐蝕測試方式以及相應的評價方式。因此若通過試驗獲得結果，最佳選擇就是檢測混凝土當中砂漿的膨脹變化情況，這樣不僅能夠掌握破壞趨勢，還能分析出受到腐蝕的程度。

2.5 孔結構

硅灰能夠對混凝土的微孔結構產生比較有效的細化作用。需要注意的是，硅灰主要由1 μm以下不均勻的球形顆粒組成，與混凝土中其他有效成分發生反應之后，能夠產生凝膠對空隙進行填充，這樣促使混凝土砂漿當中的微孔更加密實。

3 外加劑和礦物摻合料混凝土的應用

3.1 工程概況

某隧道工程全長3 879.394 m，經過對現場部分介質和水質分析，確認使用混凝土結構施工，部分介質水質的分析結果如表2所示。

表2 某工程施工現場部分介質水質分析結果

3.2 技術指標

該工程的主要技術指標如表3所示。

表3 某隧道工程主要技術指標

3.3 主要原料和性能

該工程中使用的主要材料就是水泥、粗細骨料以及粉煤灰三種。其中水泥材料選擇32.5級水泥，其抗壓強度是3 d能夠達到24.1 MPa，28 d則能夠達到41.9 MPa。細骨料的細度模數為2.6，含泥量和密度分別是1.4%和2.70 g/cm3。粗骨料的含泥量為0.8%，壓碎值以及密度分別是10.0%和2.69 g/cm3。粉煤灰需水量比為99%，細度為18.4%。

3.4 配合比設計

技術人員在進行各種材料的配合比設計工作階段，先在實驗室內用現場取樣的混凝土進行了配置，最終的結果顯示，在配合比相同的情況下，原材料波動以及現場施工條件的變化都會對混凝土性能產生影響。因此在設計階段，技術人員除了保障滿足標準規范之外，還結合了施工現場混凝土性能以及情況的特殊性進行了設計，為混凝土耐久性提供了相對穩定的保障。

4 結語

粉煤灰能夠顯著改善混凝土拌合物的實際工作性能，在混凝土中按照標準比例添加粉煤灰能夠有效提升材料耐久性。為保障混凝土結構的實際施工效果，技術人員可以在同等條件下做好外加劑和礦物摻合料的實際比例控制，將兩者的優勢全面發揮出來，這樣就能夠在優化混凝土性能的同時，避免用力過猛而產生反作用。