粉煤灰-矿粉掺量对混凝土毛细吸收影响研究.pdf

粉 煤 灰 综 合 利 用 专 题 研 究粉煤灰矿粉掺量对混凝土毛细吸收影响研究 李 丹，李 路，张玉政（青岛市市政工程设计研究院有限责任公司，山东 青岛；中交天津港湾工程设计院有限公司青岛分公司，山东 青岛）摘 要：通过毛细吸盐试验，测定在毛细吸收作用下，粉煤灰掺量、矿粉掺量、粉煤灰和矿粉复合掺量对混凝土试件抵抗氯离子侵入性能的影响。试验结果表明，当粉煤灰掺量为胶凝材料总重的，矿粉掺量为胶凝材料总重的，以及用 的粉煤灰与矿粉复掺，混凝土抗氯离子毛细传输能力最优。关键词：粉煤灰；矿粉；氯离子；耐久性 中图分类号：文献标识码：文章编号：（）第一作者：李丹（），女，研究方向：混凝土结构耐久性：收稿日期：混凝土结构耐久性不足是造成混凝土结构提前破坏，达不到设计使用寿命的主要原因。其中冻融破坏、氯离子侵蚀是影响混凝土结构耐久性的最主要两种因素，氯离子侵入钢筋混凝土内部，通过一系列的化学反应发生钢筋锈蚀、体积膨胀，导致混凝土结构破坏。粉煤灰及矿粉等矿物掺合料的掺入是提高混凝土耐久性能的有效途径，本文立足于此，研究在毛细吸收作用下，不同矿物掺合料对结构抵抗氯离子侵入性能的影响及氯离子的作用机理；最后提出混凝土结构中粉煤灰、矿粉等矿物掺合料的最优掺入量，为实际工程中配合比的优化及氯离子的防护提供合理有效的试验依据。原材料与配合比本试验用材料均来自青岛本地，同时根据试验目的和要求，本试验设计了不同粉煤灰和矿粉掺入量的混凝土配合比，粉煤灰、矿物掺入量等量替代混凝土中的水泥含量。设计粉煤灰掺入比例分别为、和；矿粉的掺入比例分别为、和；同时研究粉煤灰矿粉复掺对试件抗氯离子性能的影响，设计复掺比例为 的混凝土试件，具体配合比如表 所示。表 混凝土配合比设计 （）编号水泥矿粉粉煤灰河沙花岗岩水外加剂 试验内容及试验方法 毛细吸收试验将不同配合比的混凝土试件放入烘箱中进行烘干，待试件内部水分完全消失后，将其用石材切割机切割成两个尺寸为 的立方体试块。并用石蜡将烘干后试块除吸水面以及切割面以外的其他 个面密封，并在图 所示的平底容器中进行毛细吸收试验，所用溶液为 溶液，本试验持续时间为。待毛细吸盐试验结束后，对氯盐腐蚀后的混凝土试件进行氯离子含量测定试验。粉 煤 灰 综 合 利 用 专 题 研 究图 毛细吸盐试验测定装置 自由氯离子含量的测定方法对毛细吸盐后的试件进行烘干处理，采用水泥基材料分层打磨机，对试件进行磨粉，毛细吸盐面与磨盘平行，由吸盐面开始向内部逐层打磨，同时将收集的粉末过 的筛网以便过滤出较大颗粒，然后装入密封袋保存。称取（精确到）粉末，置于塑料瓶中，加入（）蒸馏水，拧紧瓶盖，放入振荡器中剧烈震荡 静置。将溶液过滤，取（）滤液置于锥形瓶中，加入 滴酚酞，溶液变红后加入稀硫酸中和至无色，然后加入 滴铬酸钾作为指示剂，用硝酸银溶液滴定至出现砖红色沉淀，记录消耗的硝酸银体积（）。根据式（）计算混凝土中水溶性氯离子浓度（），同时根据所得试验数据，绘制氯离子含量随深度变化曲线见式（）：（）式中，混 凝 土 中 自 由 氯 离 子 含 量（），硝酸银溶液的浓度（），混凝土粉末质量，浸样品的水量（），每份样品提取的滤液量（），滴定时消耗的硝酸银体积（）结果分析与讨论 粉煤灰掺量的影响对 ，掺入，的粉煤灰取代水泥制备混凝土，对上述混凝土在烘箱中 恒温干燥 后，海水溶液中单面吸盐，测得混凝土中氯离子浓度分布如图 所示。由图 可知，当粉煤灰掺量为 时，混凝土表层的氯离子浓度为；粉煤灰掺量为 时表层氯离子浓度为，较粉煤灰掺量为 时低；粉煤灰掺量为，表层氯离子含量为，比粉煤灰掺量为 时低；当粉煤灰掺量为，表层氯离子含量为，比粉煤灰掺量为 时稍高。当粉煤灰掺量为和 时，各层深度的氯离子含量均小于粉煤灰掺量为 时的各层氯离子含量，且最终氯离子含量稳定在 左右。当粉煤灰掺量为 时，测得混凝土中各层的氯离子含量均比未掺粉煤灰的混凝土中氯离子含量高，且稳定段的氯离子含量在，远大于其余 种掺量的氯离子浓度。由此可以看出，粉煤灰掺量在 之间，可降低混凝土氯离子的渗透系数，能有效阻止外界氯离子的侵入；当粉煤灰掺量大于等于 时，不但没有起到阻止的氯离子腐蚀的作用，反而促进了氯离子的侵蚀作用。图 粉煤灰对混凝土氯离子毛细传输的影响分析其原因，当粉煤灰掺量适当时，可改善混凝土的孔结构，粉煤灰的细小颗粒均匀分布在水泥浆体中，填充于较大的水泥颗粒之间，减小了混凝土中的毛细孔隙，增大了混凝土的流动性，改善和易性，使硬化后的水泥石强度、密实性和抗氯离子渗透能力得到提高。另外，粉煤灰有很强的氯离子结合能力。由于粉煤灰颗粒具有空心结构和较大的比表面积，增加了粉煤灰对氯离子的吸附能力，提供了结合作用的反应场所，在粉煤灰颗粒表面或者在空腔内均可发生氯离子结合的反应。粉煤灰掺加过量时，会使混凝土的水和空