原材料對混凝土抗?jié)B性的影響

楊俊飛

（陜西明泰工程建設(shè)有限責(zé)任公司，陜西　西安 710065）

原材料對混凝土抗?jié)B性的影響

楊俊飛

（陜西明泰工程建設(shè)有限責(zé)任公司，陜西西安 710065）

本文主要介紹了膠凝材料、骨料、外加劑、水對普通混凝土抗?jié)B性的影響，以供同行參考。

混凝土；原材料；抗?jié)B性

0　引言

混凝土的耐久性關(guān)系到混凝土建筑物的使用壽命及維修等重要問題，國家每年因混凝土耐久性問題支出龐大的費用，因此，提高混凝土的耐久性已迫在眉睫?；炷聊途眯灾笜税?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性、混凝土的碳化及堿骨料反應(yīng)等?？?jié)B性是混凝土耐久性的第一道防線，吳中偉等人[1]認為提高混凝土的抗?jié)B性是改善混凝土耐久性的關(guān)鍵。作為抗?jié)B性的表征國內(nèi)外有三種：即透水性、透氣性和抗氯離子滲透性。本文僅從原材料對混凝土抗?jié)B性的影響予以分析，以供同行參考。

1　膠凝材料

1.1水泥

硅酸鹽水泥硬化較快，早期強度較高，抗凍性好，但水化熱量大，不宜用于大體積混凝土和地下有侵蝕環(huán)境的混凝土。礦渣硅酸鹽水泥水化熱低，抗硫酸鹽侵蝕能力強，但泌水性較大，干縮性較大，抗?jié)B性較差。火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥干縮性大，強度發(fā)展慢，早期強度低，耐熱性較差。粉煤灰水泥早期強度低，水化熱較小，抗凍性差，適用于氣溫較高的地區(qū)。復(fù)合水泥凝結(jié)硬化慢，早期強度低，抗凍性差，而普通硅酸鹽水泥早期強度增長快，水化熱較高，泌水性小，干縮性較小，為 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》里抗?jié)B混凝土配合比推薦的水泥品種。

普通混凝土嚴禁使用過期水泥和不合格水泥，特別是已受潮結(jié)塊、成團的水泥，由于水泥水化不充分，水化作用不完全會影響混凝土抗?jié)B性。

1.2粉煤灰

岳晨曦、陳風(fēng)揚等[2]通過對濕粉煤灰抗?jié)B混凝土的試驗研究，得出了濕粉煤灰摻量與濕粉煤灰混凝土強度、抗?jié)B性的關(guān)系，當(dāng)粉煤灰摻量小于 25% 時，混凝土強度抗?jié)B等級隨摻量的增加而提高，當(dāng)摻量達到 25% 時混凝土強度抗?jié)B等級達最高，摻量超過 25% 后，混凝土強度抗?jié)B等級有所降低，甚至低于基準混凝土的強度抗?jié)B等級。陳月順等人[3]的研究也表明同樣的規(guī)律。

1.3礦渣粉

單摻礦渣粉可以很大程度上提高混凝土的抗?jié)B性。早期礦渣粉只起到填充作用，活性沒有發(fā)揮出來，隨著活性組分與水泥水化產(chǎn)生的氫氧化鈣以及高堿性水化硅酸鈣發(fā)生二次反應(yīng)，生成低堿性水化硅酸鈣，使水泥石中的水化凝膠物質(zhì)數(shù)量增加，改善了界面結(jié)構(gòu)和孔結(jié)構(gòu)，降低了混凝土的孔隙率，提高了混凝土的抗?jié)B性。

礦渣粉和粉煤灰的雙摻可發(fā)生“超疊效應(yīng)”，使得雙摻礦物微粉的混凝土界面結(jié)構(gòu)和孔結(jié)構(gòu)得到最佳改善，空隙率最低，致密度最高，抗?jié)B性最好。

1.4其他礦物摻合料

礦物摻合料如硅灰、沸石粉、磨細石灰石粉等的摻入可降低部分水泥用量，改善界面過渡區(qū)的結(jié)構(gòu)，降低孔隙率，進而改善混凝土的抗?jié)B性，近年來不少專家學(xué)者及一線使用人員對礦物摻合料進行了相應(yīng)的研究，取得了一定的成果和明顯的經(jīng)濟效益。JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》[4]中關(guān)于抗?jié)B混凝土規(guī)定：每立方米混凝土中膠凝材料總量不宜低于 320 千克。

2　骨料

骨料占混凝土體積的 70%～80%，在普通混凝土中起骨架和填充作用，選擇合適的骨料類型及數(shù)量，可以顯著提高混凝土的抗?jié)B性。

2.1粗骨料

混凝土常用粗骨料有卵石和碎石，卵石表面較光滑，拌制相同和易性和強度的混凝土需水量和膠材用量比碎石混凝土要少，碎石表面粗燥，且多棱角，與膠材的粘結(jié)比較好，要想獲得一定的抗?jié)B性，需要較高的砂率和膠材用量。

石子粒徑及級配也影響混凝土的抗?jié)B性，石子的最大公稱粒徑不宜大于 40mm，如果石子粒徑過大，混凝土的和易性及流動性會受影響，經(jīng)濟性也不佳。具體粒徑大小還受結(jié)構(gòu)設(shè)計，鋼筋間距大小，配筋密集程度影響。連續(xù)級配的石子密實性好，所需的水泥漿量少，配制的混凝土和易性、流動性及強度優(yōu)于單級配混凝土。

此外，粗骨料的含泥量、泥塊含量、硫酸鹽及堿含量等也影響界面過渡區(qū)及界面過渡區(qū)的水泥漿質(zhì)量，進而影響混凝土的抗?jié)B性。一般含泥量不得大于 1.0%，泥塊含量不得大于 0.5%。粗骨料中有機質(zhì)含量也應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，在混凝土中占有一定的體積，可能會形成孔洞，影響混凝土的抗?jié)B性。

2.2細骨料

細骨料常見的有天然砂和機制砂，天然砂又分為河砂和海砂。機制砂棱角多、表面粗燥，并且含有一定量的石粉，粗糙的表面和一定的石粉含量在混凝土中能形成較強的界面過渡區(qū)，阻礙氯離子在通道中的傳輸，提高了混凝土的抗?jié)B性。

砂率對普通混凝土抗?jié)B性有很大影響，若要普通混凝土抗?jié)B性好宜采用較高的砂率，砂率宜為 35%～45% 。砂率太小，砂漿在混凝土中僅能起到粘結(jié)填充作用，不足以使粗骨料顆粒保持一定的距離，不能切斷混凝土內(nèi)部的部分毛細管道，也不能使混凝土達到一定的密實度，從而降低了混凝土的抗?jié)B性。砂率太大，砂漿所需的膠凝材料用量大，用水量大，混凝土各組分容易離析，硬化后的混凝土勻質(zhì)性變差，結(jié)構(gòu)上易產(chǎn)生分層和裂縫，同樣能降低混凝土的抗?jié)B性。在原材料及水灰比固定的條件下，能使拌合物的坍落度達到規(guī)定值時，用水量最小的含砂率（此時拌合物具有良好的粘聚性和保水性）為最佳含砂率。

細骨料宜采用中砂，含泥量不得大于 3.0%，泥塊含量不得大于 1.0%。

3　外加劑

為了改善和調(diào)節(jié)混凝土或砂漿的功能，在拌制時加入的有機、無機或復(fù)合的化合物，即外加劑。和混凝土抗?jié)B性相關(guān)的主要有減水劑、引氣劑、膨脹劑等。

3.1減水劑

減水劑能使混凝土中用水量減少，減少水泥絮凝，使水泥絮凝體內(nèi)的游離水釋放出來，減少了多余的水在干燥后蒸發(fā)帶來的空隙，減少收縮，降低水化熱，提高混凝土的抗?jié)B性。

3.2引氣劑

引氣劑的加入使混凝土內(nèi)部引入不聯(lián)通的微小氣泡，截斷了毛細管通道，減少了毛細管抽吸效應(yīng)，改變了孔隙結(jié)構(gòu)，從而提高了混凝土的抗?jié)B性。應(yīng)嚴格控制引氣劑的摻量，當(dāng)引氣量超過 6% 時，會引起混凝土抗?jié)B性的急劇下降。

3.3膨脹劑

選擇膨脹劑應(yīng)依據(jù)限值膨脹率設(shè)計值、工程結(jié)構(gòu)特點和使用環(huán)境綜合判定。普通膨脹劑根據(jù)膨脹源的不同，主要有兩類，以鈣礬石為主要或輔助膨脹源的和以氧化鈣為膨脹源的，其中，以鈣礬石為膨脹源的膨脹劑不得長期處于環(huán)境溫度高于 80℃ 的混凝土工程中，鈣礬石在 70℃ 左右條件下會分解，生成單硫型水化硫鋁酸鈣，當(dāng)溫度降低時，鈣礬石再次形成，產(chǎn)生延遲膨脹，會對結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生破壞。鈣礬石的生成是一個溶解析晶反應(yīng)，對水的需求量極大，無外部水養(yǎng)護的條件下硫鋁酸鈣類膨脹劑配制的混凝土幾乎無膨脹。以氧化鈣為膨脹源的膨脹劑主要依靠拌合水生成膨脹相的氫氧化鈣，還可以繼續(xù)參與水化生成更多的水化硅酸鈣凝膠，提高混凝土的密實度，增強混凝土的抗?jié)B性。在無外部水養(yǎng)護及冬季施工條件下宜使用氧化鈣類膨脹劑。

3.4其他外加劑

其他外加劑如防水劑、密實劑、阻銹劑等也有相關(guān)學(xué)者做過研究，對普通混凝土的抗?jié)B性提高也有一定促進作用。

4　水

混凝土拌合用水按水源可分為飲用水、地表水、地下水、海水以及經(jīng)過處理或處置的廢水?；炷涟韬嫌盟仨毞?JGJ 63—2006 《混凝土用水標準》要求。

磁化水對混凝土內(nèi)部的空隙結(jié)構(gòu)有一定的影響，王一新等人[5]的研究表明：磁化水可以提高混凝土的抗氯離子滲透性和抗?jié)B性。

5　結(jié)語及展望

原材料的質(zhì)量會對普通混凝土的抗?jié)B性產(chǎn)生一定的影響，在實際施工過程中，我們可以根據(jù)需要選擇合適的、經(jīng)濟性的原材料。此外，水膠比、灰砂比以及混凝土的攪拌、運輸、澆筑、養(yǎng)護、環(huán)境因素、荷載等都對混凝土的抗?jié)B性有一定影響，有待我們進一步的研究。

[1] 遲陪云．現(xiàn)現(xiàn)代混凝土技術(shù)[M]．上海：同濟大學(xué)出版社，1999．

[2] 岳晨曦，陳風(fēng)揚．濕粉煤灰抗?jié)B混凝土的試驗研究[J]．建筑技術(shù)開發(fā)，1996(4): 20-21．

[3] 陳月順，劉莉，吳宏偉．粉煤灰摻量對混凝土抗?jié)B性影響的研究[J]．新型建筑材料，2007(3): 23-26．

[4] JGJ 55—2011．普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程[S]．

[5] 王一新，王有凱．磁化水改善混凝土抗?jié)B性能試驗研究[J].河南理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012(5): 113-116．

［通訊地址］陜西省西安市科技七路 18 號（710065）

楊俊飛（1980—），男，國家二級建造師，交通部試驗檢測工程師，石家莊鐵道學(xué)院無機非金屬材料專業(yè)畢業(yè)，工科學(xué)士，西安交通大學(xué)在讀工商管理碩士，主要從事建筑施工管理及商品混凝土的研制與應(yīng)用工作。