粉煤灰和硅灰對(duì)海工混凝土抗凍性能影響綜述

田如鎮(zhèn) 李 航 /華北理工大學(xué)建筑工程學(xué)院

粉煤灰和硅灰對(duì)海工混凝土抗凍性能影響綜述

田如鎮(zhèn) 李 航 /華北理工大學(xué)建筑工程學(xué)院

海洋工程中的混凝土普遍需要具有抗凍性能，結(jié)合試驗(yàn)表明摻合料對(duì)提升混凝土抗凍性有著十分積極的作用。本文主要綜述了粉煤灰、硅灰以及復(fù)摻粉煤灰與硅灰對(duì)海工混凝土抗凍性能的影響，為進(jìn)一步提高混凝土抗凍性能問(wèn)題的研究提供了一定的依據(jù)。

海工混凝土；凍融破壞；粉煤灰；硅灰；抗凍性

前言

隨著我國(guó)海洋探索的進(jìn)程，海洋工程方面的混凝土將會(huì)應(yīng)用的越來(lái)越廣泛。海工混凝土耐久性的指標(biāo)除了強(qiáng)度，拌合物和易性應(yīng)滿足設(shè)計(jì)、施工要求外，還需具有抗?jié)B性、抗凍性等性能。我國(guó)地域廣闊，有相當(dāng)大的面積處于嚴(yán)寒地帶，致使不少水工建筑物產(chǎn)生了凍融破壞現(xiàn)象。已有研究表明[1]活性摻合料在混凝土中的應(yīng)用能充分發(fā)揮其火山灰活性效應(yīng)、微集料效應(yīng)、減水塑化效應(yīng)及耐久效應(yīng)。活性摻合料可以大幅度提高混凝土的各種性能，包括了施工性能、物理力學(xué)性能和耐久性能等。根據(jù)全國(guó)水工建筑物耐久性調(diào)查，在32座大型混凝土壩工程、40余座中小型工程中，22%的大壩和21%的中小型水工建筑物存在凍融破壞問(wèn)題，大壩混凝土的凍融破壞主要集中在東北、華北、地西北區(qū)，尤其在東北嚴(yán)寒地區(qū)興建的水工混凝土建筑物，很多工程局部或大面積地遭受不同程度的凍融破壞[2]。在長(zhǎng)期自然環(huán)境和使用條件下混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)逐漸喪失耐久性，進(jìn)而影響結(jié)構(gòu)物的長(zhǎng)期使用和安全運(yùn)行，凍融破壞是導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)耐久性劣化的主要原因之一，特別是地處寒冷地區(qū)的水工建筑物。因此，針對(duì)我國(guó)沿海寒冷地區(qū)、嚴(yán)寒地區(qū)開(kāi)展海工混凝土抗凍性能研究，對(duì)寒冷地區(qū)海工混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)物的使用年限，提高投資效益，加快經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義[3]。

一、不同摻合料對(duì)混凝土抗凍性能影響

（一）單摻粉煤灰

在施工中適當(dāng)摻入粉煤灰，不僅可以節(jié)省水泥，且可以明顯改善混凝土性能。嚴(yán)捍東等[4]參照《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性試驗(yàn)方法》測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)試塊凍融循環(huán)前后的重量，計(jì)算出重量的損失率，通過(guò)對(duì)比測(cè)試不同齡期對(duì)混凝土的抗凍性影響。研究表明，通過(guò)大摻量粉煤灰水工混凝土試驗(yàn)得出結(jié)論混凝土的抗凍性隨粉煤灰摻量的增加而提高?？拙竸譡5]通過(guò)研究研究了在海水養(yǎng)護(hù)條件下，大摻量粉煤灰混凝土和普通混凝土的抗海水凍融能力，結(jié)果表明: 含氣量在6%左右的普通混凝土在進(jìn)行海水凍融時(shí)有良好的抗凍性，而粉煤灰摻量為50%的大摻量粉煤灰混凝土抗海水凍融能力差。白轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)[6]對(duì)水工混凝土中粉煤灰摻合料對(duì)混凝土性能的影響進(jìn)行研究，試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)粉煤灰摻量為 15%時(shí)，混凝土抗凍性可得到改善；當(dāng)粉煤灰摻量為 25%時(shí)，在反復(fù)凍融循環(huán)作用下，混凝土強(qiáng)度逐漸降低。因此，粉煤灰摻量合適能夠提高混凝土的抗凍性能， 但摻量過(guò)大對(duì)混凝土抗凍性能就會(huì)有一定的負(fù)面影響。

（二）單摻硅灰

在我國(guó)，通常將硅灰作為摻合料用于混凝土工業(yè)中，一方面可節(jié)約水泥熟料，降低混凝土的生產(chǎn)成本，有效減少環(huán)境污染，保護(hù)環(huán)境，另一方面硅灰具有很好的活性，能夠很好的改善混凝土的抗凍性能。楊文武等[7]按照標(biāo)準(zhǔn)海工混凝土凍融循環(huán)JTJ270-98快凍方法執(zhí)行，凍融介質(zhì)為天然海水凍融循環(huán)300次，25次做一個(gè)橫向基頻動(dòng)彈性模量和質(zhì)量損失測(cè)試。研究表明硅灰與合適摻量的引氣劑復(fù)合使用，可以大幅度提高混凝土抗凍融性能。雷秀玲等[8]針對(duì)白山抽水蓄能泵站進(jìn)行硅粉混凝土配合比設(shè)計(jì)及性能研究，通過(guò)混凝土抗凍性能試驗(yàn)，研究表明：硅粉混凝土的相對(duì)動(dòng)彈性模數(shù)降低趨勢(shì)非常緩慢，滿足設(shè)計(jì)提出的F200和F300的技術(shù)要求。

（三）復(fù)摻粉煤灰與硅灰

當(dāng)粉煤灰與硅灰復(fù)摻達(dá)到一定比例時(shí)，會(huì)提高混凝土抗凍耐久性。劉斌云等[9]通過(guò)試驗(yàn)研究了復(fù)摻粉煤灰和硅灰對(duì)混凝土抗氯離子滲透性能和抗凍融性能，試驗(yàn)結(jié)果表明：復(fù)摻粉煤灰和硅灰能大幅度提高混凝土的抗氯離子滲透性能，最小能提高 51.3%，同時(shí)會(huì)降低其抗凍融性能。邵俊豐等[10]為研究礦物摻合料對(duì)混凝土耐久性能影響，分別對(duì)單摻粉煤灰，雙摻粉煤灰和硅灰三摻粉煤灰硅灰和礦渣微粉3種情況下混凝土抗壓強(qiáng)度電阻率氯離子擴(kuò)散系數(shù)以及抗凍性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：礦物摻合料可以改善混凝土孔結(jié)構(gòu)，硅灰可以提高混凝土抗凍性，雙摻混凝土比單摻抗凍耐久性系數(shù)提高3.86%；趙丙芳[11]通過(guò)對(duì)凍融前后的質(zhì)量損失率和相對(duì)動(dòng)彈模量變化分析，確定不同粉煤灰和硅粉摻量對(duì)混凝土抗凍性能的影響，復(fù)摻粉煤灰和硅粉的最優(yōu)摻量為粉煤灰摻量為 20%、硅粉摻量為 2%為最優(yōu)摻量。

二、結(jié)束語(yǔ)

粉煤灰和硅灰是常見(jiàn)的摻合料，作為混凝土的重要摻合料在混凝土中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著不同配比不同摻合量，不管是單摻還是復(fù)摻，其混凝土的抗凍性能有著不同的程度結(jié)果。經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)結(jié)果表明，這兩種摻合料對(duì)混凝土抗凍性都是有利的。但不足之處是當(dāng)這兩種摻合料配比對(duì)混凝土抗凍性最有利的時(shí)候同時(shí)對(duì)其他的耐久性不一定是最有利的。今后還需廣大科研工作者共同努力，使其在抗凍融能力最利時(shí)也滿足其他耐久性條件有利，進(jìn)一步提高混凝土的綜合性能并廣泛應(yīng)用。

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[11]趙丙芳．摻加粉煤灰和硅粉混凝土抗凍性能試驗(yàn)研究[D]．長(zhǎng)春工程學(xué)院，2015.