摘要：本文采用快速氯離子滲透試驗(yàn)方法對(duì)蒸養(yǎng)粉煤灰混凝土的抗?jié)B性進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)研究。研究了粉煤灰摻量對(duì)蒸養(yǎng)混凝土28天及180天抗氯離子滲透性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：粉煤灰等量取代部分水泥，可以有效解決蒸養(yǎng)混凝土抗氯離子侵蝕能力不夠的問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：粉煤灰 蒸養(yǎng)混凝土 抗?jié)B性
1 前言
在混凝土的各種破壞方式中，通常包含有水的因素，混凝土對(duì)于水的滲透常常決定其破壞速率。因此，混凝土的抗?jié)B性被認(rèn)為是評(píng)價(jià)混凝土耐久性的重要指標(biāo)。
蒸養(yǎng)混凝土預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)實(shí)踐表明，普通混凝土經(jīng)蒸養(yǎng)后，抗?jié)B性將有所下降；蒸養(yǎng)過(guò)程溫度變化越劇烈（預(yù)養(yǎng)、升溫期短，熱養(yǎng)溫度越高），其對(duì)混凝土抗?jié)B性的影響也將越嚴(yán)重[1,2]。眾所周知，混凝土中的硬化水泥漿體孔隙率越高，粗大孔隙體積越大，以及連通孔隙量越多，混凝土的抗?jié)B性必然降低。在升溫期，混凝土雖已凝結(jié)硬化但尚不具有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，混凝土內(nèi)的空氣和水將發(fā)生熱脹作用并伴隨氣水轉(zhuǎn)移作用，將增加混凝土中的孔隙量，并引發(fā)內(nèi)部微裂縫；在降溫期又由于混凝土內(nèi)水分蒸發(fā)散失，使得表層因急劇干燥收縮和溫差收縮而產(chǎn)生裂縫。蒸養(yǎng)后普通混凝土一般都會(huì)出現(xiàn)后期強(qiáng)度降低、滲透性增大、孔隙結(jié)構(gòu)變粗。當(dāng)蒸養(yǎng)溫度過(guò)高則會(huì)影響鈣釩石在早期的生成，后期鈣釩石的生成將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞[3，4]，蒸養(yǎng)對(duì)摻加活性混合材的水泥有時(shí)會(huì)表現(xiàn)出良好的蒸養(yǎng)適應(yīng)性，蒸養(yǎng)不僅促進(jìn)了早期強(qiáng)度的發(fā)展，而且也提高了后期強(qiáng)度。
據(jù)已有的研究成果，對(duì)于標(biāo)養(yǎng)、自然養(yǎng)護(hù)的普通混凝土摻入適量的優(yōu)質(zhì)粉煤灰，混凝土的抗?jié)B性將提高，但是對(duì)于蒸養(yǎng)粉煤灰混凝土的抗?jié)B性的研究甚少。在蒸養(yǎng)環(huán)境中，養(yǎng)護(hù)溫度的提高有利于粉煤灰的水化，能更好地發(fā)揮其活性效應(yīng)，有效減少了體系中氫氧化鈣的含量，改善混凝土的過(guò)渡區(qū)相，提高混凝土密實(shí)度，細(xì)化孔隙，因此也將提高蒸養(yǎng)粉煤灰混凝土的抗?jié)B性。本文采用快速氯離子滲透試驗(yàn)方法對(duì)蒸養(yǎng)粉煤灰混凝土的抗?jié)B性進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)研究。
2 試驗(yàn)研究
2.1 蒸養(yǎng)混凝土長(zhǎng)期抗氯離子滲透性試驗(yàn)
采用浙江寧波海螺牌P.O.42.5級(jí)水泥，其強(qiáng)度指標(biāo)見(jiàn)表2；粉煤灰為浙江寧波北侖港電廠生產(chǎn)的I級(jí)粉煤灰，其物理性質(zhì)見(jiàn)表3；湖南長(zhǎng)沙市郊產(chǎn)5～25mm石灰石碎石，壓碎指標(biāo)為7.8%；湖南湘江河砂，中砂，細(xì)度模數(shù)為2.7，II區(qū)級(jí)配合格；高效減水劑采用上?；ㄍ趸瘜W(xué)有限公司生產(chǎn)的邁地100萘系高效減水劑。
混凝土由強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌合，攪拌時(shí)間為2分鐘，試件進(jìn)行振動(dòng)成型密實(shí)。一部分試件采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，一部分試件采用蒸汽養(yǎng)護(hù)。蒸養(yǎng)試件采用的養(yǎng)護(hù)制度為：常溫下靜停2小時(shí)，升溫2小時(shí)，恒溫8小時(shí)，降溫1小時(shí)，恒溫溫度為60±5℃。蒸汽養(yǎng)護(hù)完畢后立即脫模，測(cè)試其脫模強(qiáng)度，其余蒸養(yǎng)試件均放到標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)至試驗(yàn)齡期，采用快速氯離子滲透試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)。
氯離子滲透試驗(yàn)方法（Rapid Chloride Permeability Test），又稱直流電量法，利用外加電場(chǎng)作用替代化學(xué)推動(dòng)力加快氯離子在混凝土中的遷移過(guò)程，該方法最早由Whiting提出，后被AASHTO T277[5]及ASTM C1202[6]吸收為規(guī)范，是目前世界上最流行的混凝土滲透性評(píng)價(jià)方法，越來(lái)越多的研究者將其作為一種常規(guī)測(cè)試手段[7]。該方法量測(cè)在60伏直流電壓下通電6h通過(guò)混凝土試件的庫(kù)侖電量，用以評(píng)價(jià)混凝土的滲透性。
快速氯離子滲透試驗(yàn)法的優(yōu)點(diǎn)有：試驗(yàn)周期很短（6h），因此能較快的獲得對(duì)混凝土滲透性的評(píng)價(jià)；以6h庫(kù)侖電量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，測(cè)試及分析過(guò)程簡(jiǎn)單，有利于工程應(yīng)用推廣；實(shí)驗(yàn)結(jié)果重復(fù)性較好，與混凝土試件長(zhǎng)期浸泡試驗(yàn)結(jié)果有一定的相關(guān)性。
利用上述方法得到的混凝土試塊6h庫(kù)侖電量根據(jù)表1可以評(píng)價(jià)混凝土抗氯離子滲透性能。試驗(yàn)研究了粉煤灰摻量對(duì)混凝土28天及180天抗氯離子滲透性能的影響?；炷恋呐浜媳纫?jiàn)表4，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5和圖1。
由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，粉煤灰等量替代部分水泥可以提高蒸養(yǎng)混凝土的抗氯離子滲透性能，且隨粉煤灰摻量的增加，蒸養(yǎng)與標(biāo)養(yǎng)混凝土6h庫(kù)侖電量均減小。在28天時(shí)，當(dāng)粉煤灰摻量為10％時(shí)，蒸養(yǎng)與標(biāo)養(yǎng)混凝土抗氯離子滲透等級(jí)已經(jīng)接近或達(dá)到“較低”等級(jí)。粉煤灰蒸養(yǎng)混凝土的6h庫(kù)侖電量為1009庫(kù)侖，粉煤灰標(biāo)養(yǎng)混凝土的6h庫(kù)侖電量低于1000庫(kù)侖。當(dāng)粉煤灰摻量為30％時(shí)，蒸養(yǎng)與標(biāo)養(yǎng)混凝土6h庫(kù)侖電量分別比對(duì)應(yīng)的空白混凝土降低了69％和58％。在180天時(shí)，空白標(biāo)養(yǎng)混凝土6h庫(kù)侖電量比28天時(shí)低，空白蒸養(yǎng)混凝土6h庫(kù)侖電量比28天時(shí)高27庫(kù)侖，而對(duì)于粉煤灰摻量為10％、20％、30％的蒸養(yǎng)或標(biāo)養(yǎng)混凝土，6h庫(kù)侖電量一直在降低，且降幅較大。試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，粉煤灰等量取代部分水泥，可以有效解決蒸養(yǎng)混凝土抗氯離子侵蝕能力不夠的問(wèn)題。
無(wú)論是28天或180天，與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)混凝土相比，蒸養(yǎng)空白混凝土和蒸養(yǎng)粉煤灰混凝土的6h庫(kù)侖電量均高于對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)混凝土，但隨粉煤灰摻量增加，蒸養(yǎng)混凝土的6h庫(kù)侖電量逐漸與標(biāo)養(yǎng)混凝土接近。在28天時(shí)，不摻粉煤灰的蒸養(yǎng)混凝土的6h庫(kù)侖電量比標(biāo)養(yǎng)混凝土高40％，當(dāng)粉煤灰摻量為30％時(shí)，蒸養(yǎng)混凝土的6h庫(kù)侖電量比標(biāo)養(yǎng)混凝土僅高2％。在180天時(shí)，蒸養(yǎng)和標(biāo)養(yǎng)粉煤灰混凝土抗氯離子滲透性的6h庫(kù)侖電量接近，這說(shuō)明隨齡期增長(zhǎng)，粉煤灰等量替代部分水泥，有利于減小提高養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)混凝土抗氯離子滲透性能的影響，且隨粉煤灰摻量增加，其影響進(jìn)一步減弱。
2.2 蒸養(yǎng)混凝土28天抗氯離子滲透性試驗(yàn)
采用潞州42.5級(jí)早強(qiáng)型普通水泥，其強(qiáng)度指標(biāo)見(jiàn)表6；粉煤灰為河南姚孟電廠出產(chǎn)，粉煤灰物理性質(zhì)見(jiàn)表7；湖南長(zhǎng)沙市郊產(chǎn)5～25mm石灰石碎石，壓碎指標(biāo)為8.2%；湖南湘江河砂，中砂，細(xì)度模數(shù)為2.63，II區(qū)級(jí)配合格；高效減水劑采用NF－2型萘系高效減水劑，平頂山神翔化工廠生產(chǎn)。試件制作、養(yǎng)護(hù)制度及試驗(yàn)方法同2.1節(jié)。
試驗(yàn)研究了粉煤灰摻量對(duì)混凝土28天抗氯離子滲透性能的影響。混凝土的配合比見(jiàn)表8，試驗(yàn)結(jié)果分別見(jiàn)表9和圖2。
按表1評(píng)價(jià)混凝土抗氯離子滲透性能，可認(rèn)為系列1和系列2的空白混凝土的抗氯離子滲透性能中等。摻10％粉煤灰取代水泥后，6h庫(kù)侖電量下降約50％，隨粉煤灰摻量增加，6h庫(kù)侖電量呈明顯下降趨勢(shì)，但降幅逐漸變小。粉煤灰摻量為20％時(shí)，兩個(gè)系列的蒸養(yǎng)粉煤灰混凝土的氯離子滲透性能都已達(dá)到極低水平。試驗(yàn)結(jié)果表明膠凝材料的增加有利于提高混凝土抗氯離子滲透性能，同時(shí)驗(yàn)證了粉煤灰能顯著提高混凝土抗氯離子滲透性能。
3 結(jié)論
摻入粉煤灰大大改善了混凝土的抗氯離子滲透性能，這可能要?dú)w因于粉煤灰在混凝土中的各種作用效應(yīng)。由于粉煤灰的顆粒比水泥微細(xì)，摻入后能夠填充到水泥凝膠的孔隙中，在微觀層次上改善了混凝土的密實(shí)性，減少了較大孔隙的數(shù)量。其次，粉煤灰摻入使混凝土的有效水灰比提高，有利于水泥水化時(shí)水化產(chǎn)物的擴(kuò)散。另外，在蒸養(yǎng)條件下，較高的養(yǎng)護(hù)溫度加速了粉煤灰的火山灰效應(yīng)，二次水化反應(yīng)產(chǎn)生的低鈣硅比凝膠體有利于細(xì)化孔結(jié)構(gòu)，降低孔隙率，并且會(huì)吸附一部分氯化物于其中。同時(shí)，粉煤灰的二次水化消耗了一定量的Ca(OH)2,有利于改善過(guò)渡區(qū)。
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