摻火山灰礦渣對SAC混凝土抗腐蝕性影響★

姜寶石　曾　翔*　祝海燕

(海南大學土木建筑工程學院，海南 海口　570228)

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摻火山灰礦渣對SAC混凝土抗腐蝕性影響★

姜寶石曾翔*祝海燕

(海南大學土木建筑工程學院，海南 ?？?70228)

采用等效替代水泥的方式,考察單摻火山灰及雙摻火山灰和礦渣對硫鋁酸鹽水泥混凝土抗腐蝕性能的影響，研究表明，混摻比單摻效果好，礦渣和火山灰混合比例為1∶1的摻合料對應的混凝土強度更高，且具有良好的抗氯離子滲透性能，達到規(guī)范中的Q-Ⅳ，Q-Ⅴ水平。

硫鋁酸鹽水泥，人工火山灰，抗氯離子滲透性，礦渣

0　引言

硫鋁酸鹽水泥具有早強、快硬和耐久性好等特點，國內許多學者對硫鋁酸鹽水泥基混凝土展開了研究。王希泉等[1]研究了摻合料[m(礦渣)∶m(粉煤灰)=2∶1]對硫鋁酸鹽水泥基混凝土抗壓強度和抗?jié)B性的影響，結果表明摻合料使硫鋁酸鹽水泥基混凝土早期和后期強度都明顯降低,抗?jié)B性降低,且摻量越高,其抗壓強度、抗?jié)B性降低越明顯。江學海等[2]研究了混合材料摻量對硫鋁酸鹽水泥混凝土氯離子滲透的影響，混合材料為1∶1的礦渣與粉煤灰，研究表明隨著混合材料摻量的增加，抗氯離子滲透性能下降。趙軍等[3]對硫鋁酸鹽水泥混凝土抗氯離子侵蝕機理進行了分析，得出硫鋁酸鹽水泥混凝土具有良好的抗氯鹽侵蝕性能，隨著水灰比的降低，這種性能還會增強。姚碩等[4]研究了不同摻合料對硫鋁酸鹽水泥性能影響的研究進展，總結了不同摻合料(礦渣、沸石粉、粉煤灰)對硫鋁酸鹽水泥后期強度有不同程度的倒縮、凝結時間過短等缺陷的改善情況，表明隨著摻入量的增加，其早期水化速度減慢，會造成早期強度降低，但是對后期強度影響不大。

火山灰較少被用于摻合料，其主要原因是火山灰的分布具有地域性且其采集成本較高，不利于其大面積應用。采用粉煤灰、爐渣、玄武巖等配制而成的人工火山灰，是一種較為良好的選擇，其化學成分如表1所示，與天然火山灰化學成分相近。

表1　人工火山灰的化學成分

利用42.5硫鋁酸鹽水泥配制快凝早強型混凝土，為降低其應用成本采用等效替代水泥的方式摻加人工火山灰，通過先前的正交試驗，考察了火山灰摻量、砂率、水膠比來尋求滿足C30混凝土強度要求的配合比。由前期的正交試驗得到，水膠比為0.4，砂率為0.35，人工火山灰摻量為20%，聚羧酸系復合減水劑摻量為0.8%～1.2%，是C30混凝土較為合理的配合比方案。在此基礎上，本文采用人工火山灰、礦渣對硫鋁酸鹽水泥混凝土進行單摻和混摻，考察摻合料對其強度和抗氯離子滲透性能的影響。

1　單摻火山灰

以水膠比0.4，砂率0.35，減水劑1.2%，膠凝材料用量400 kg/m3，火山灰摻量0%～40%，考察火山灰摻量對混凝土強度和抗氯離子滲透性能的影響。混凝土強度采用150 mm×150 mm×150 mm立方體標準試塊通過壓力試驗機測得。而混凝土抗氯離子滲透性能采用GB/T 50082—2009普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準中7.2節(jié)電通量測定方法測定。結果見表2。

表2　火山灰摻量對混凝土強度和抗氯離子滲透性能的影響(電通量法)

表2所示的結果表明，火山灰摻量在30%以上時，3 d強度比不摻時強度降低24%，電通量基本在一個水平，但56 d強度降低幅度明顯減小，電通量總體略有改善，其中在摻量20%時初期強度降低幅度在可接受范圍內，而電通量最小。分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是水泥用量較之前的配合比用量變大，在400 kg/m3水泥的用量下，即使用火山灰取代40%的水泥用量，硫鋁酸鹽水泥混凝土仍具有較高的強度，滿足C30混凝土的強度等級要求。根據(jù)表3可知，混凝土抗氯離子滲透性能的等級為Q-Ⅳ，Q-Ⅴ級，均具有較高的抗氯離子滲透能力。

表3　混凝土抗氯離子滲透性能的等級劃分(電通量法)

2　混摻火山灰，礦渣

在400 kg/m3水泥的摻量下，考察不同火山灰礦渣的摻合料和摻合比例對強度和抗氯離子滲透性能的影響。設計兩種混摻比例：礦渣∶火山灰為1∶1和礦渣∶火山灰為2∶1，每種混摻比例的摻量分別為10%，20%，30%，40%，共8組。測試結果如表4和表5所示。從數(shù)據(jù)可以看出在摻量較少時，礦渣∶火山灰為1∶1的摻合料對應的混凝土強度略高于礦渣∶火山灰為2∶1的摻合料，且均略高于只有火山灰的摻合料。相應電通量的測試結果也是礦渣∶火山灰為1∶1的高于2∶1的測試結果。

表4　礦渣∶火山灰為1∶1時的摻量對混凝土強度和抗氯離子滲透性能的影響

表5　礦渣∶火山灰為2∶1時的摻量對混凝土強度和抗氯離子滲透性能的影響

可以看到，在摻合料比例較大(30%以上)時，三種摻合料對應的混凝土試塊強度相近。這表明摻量大時膠凝材料過度減少，降低混凝土3 d強度20%以上，而56 d強度則會得到一定程度恢復。即400 kg/m3硫鋁酸鹽水泥用量下，強度隨摻合料摻量增加有所下降，但電通量都較小，符合Q-Ⅴ的范圍?；鹕交遗c礦渣混摻比單摻火山灰效果更佳。

3　結語

利用42.5硫鋁酸鹽水泥配制快凝早強型混凝土，采用等效替代水泥的方式單摻火山灰和混摻礦渣與火山灰，在前期正交試驗獲得最佳配合比基礎上，考察摻合料對硫鋁酸鹽水泥混凝土強度和抗氯離子滲透性能的影響。研究表明在膠凝材料用量為400 kg/m3時，即使用火山灰取代40%的水泥用量，硫鋁酸鹽水泥混凝土仍具有較高的強度，滿足C30混凝土的強度等級要求，且具有較高的抗氯離子滲透能力。礦渣與火山灰混摻比單摻火山灰效果更佳。

[1]王希泉,張玉飛,欒佳春,等.摻合料對硫鋁酸鹽水泥基混凝土抗壓強度和抗?jié)B性的影響[J].山東化工，2011(40):57-60.

[2]江學海,郭仲選,劉全芝,等.混合材料摻量對硫鋁酸鹽水泥混凝土氯離子滲透的影響[J].21世紀建筑材料，2010(2)：23-27.

[3]趙軍，蔡高創(chuàng)，高丹盈.硫鋁酸鹽水泥混凝土抗氯離子侵蝕機理分析[J].建筑材料學報,2011,14(3):357-361.

[4]姚碩,胡耿武,王孟達,等.不同摻合料對硫鋁酸鹽水泥性能影響的研究進展[J].廣東建材,2010(9):14-16.

Corrosion resistance of Sulfur Aluminate Cement concrete with the admixtures of artificial pozzolan and slag★

Jiang BaoshiZeng Xiang* Zhu Haiyan

(CollegeofCivilEngineeringandArchitectureofHainanUniversity，Haikou570228，China)

Single or double mixed pozzolan, slag into cement as the its equivalent, we studied the corrosion resistance of Sulfur Aluminate Cement concrete. Studies have shown that double mixing has more good effect than single mixing. Artificial pozzolan and slag mixing ratio of 1∶1 corresponds to a higher concrete strength, and has good resistance to chloride ion penetration in according with the Q-Ⅳ, Q-Ⅴ level in specification code.

Sulfur Aluminate Cement, artificial pozzolan, resistance to chloride ion permeability, slag

1009-6825(2016)21-0119-02

2016-05-17★：海南省自然科學基金資助項目(項目編號：20155214，20155211)；海南大學科研啟動項目(項目編號：kyqd1402)；海南省科協(xié)青年科技英才學術創(chuàng)新計劃項目(項目編號：201505)

姜寶石(1982- )，男，博士，講師;祝海燕(1971- )，女，高級工程師

曾翔(1983- )，男，講師

TU521

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