粉煤灰摻量對(duì)混凝土抗氯離子侵蝕性能的試驗(yàn)研究

于永齊　趙曉娜

摘要：本文在分析了粉煤灰組成成分的基礎(chǔ)上，為了研究粉煤灰對(duì)混凝土抗氯離子侵蝕性能的影響，進(jìn)行了不同的配合比設(shè)計(jì)，按照試驗(yàn)方法，得出不同深度氯離子濃度。試驗(yàn)結(jié)果表明：在混凝土中加入10%-20%的粉煤灰可以改善混凝土抗氯離子侵蝕性能。這樣不但能減少水泥的用量，還能減少粉煤灰對(duì)環(huán)境的污染，能夠同時(shí)取得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，為以后粉煤灰在工程中的應(yīng)用提供了參考。

關(guān)鍵詞：粉煤灰；混凝土；氯離子滲透性；配合比設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.181

1概述

粉煤灰主要來(lái)源于以燃煤為主的發(fā)電廠，是燃燒后收集的固體小顆粒。隨著人們生活水平的提高，居民對(duì)用電量的需求在逐年增加。直接后果就是粉煤灰量的增多，如果不加以重視和處理，將會(huì)對(duì)大氣和環(huán)境造成嚴(yán)重的影響。目前，隨著人們對(duì)粉煤灰研究的逐漸深入，粉煤灰在混凝土配合比設(shè)計(jì)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了顯著的成果。

關(guān)于粉煤灰對(duì)混凝土抗氯離子滲透性能的影響已有相關(guān)研究，但具體關(guān)于粉煤灰取代量，不同的試驗(yàn)還沒(méi)有一個(gè)最優(yōu)的取代率，為了探討不同摻量的粉煤灰對(duì)混凝土抗氯離子侵蝕性的影響，本文擬對(duì)粉煤灰摻量分別為0%、10%、20%、30%的混凝土試塊立方體進(jìn)行抗壓強(qiáng)度以及抗氯離子侵蝕性能進(jìn)行試驗(yàn)并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。

2實(shí)驗(yàn)原材料及性質(zhì)

2.1粉煤灰

2.2水泥：普通硅酸鹽水泥

2.8細(xì)骨料

本實(shí)驗(yàn)用采用天然中砂，表觀密度為2.65g/cm³，堆積密度1.40g/cm³，細(xì)度模數(shù)為2.6。

2.4粗骨料

采用5 20mm的碎石，顆粒級(jí)配良好。3抗氯離子侵蝕性試驗(yàn)方案及iK件混凝土配合比

試驗(yàn)采用邊長(zhǎng)為100ram的混凝土立方體試塊，試塊在拆模后放進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)。對(duì)齡期為60天試塊，進(jìn)行氯離子侵蝕試驗(yàn)。具體試驗(yàn)方法為：先將試塊烘干，然后留下相對(duì)兩個(gè)表面，其余面石蠟予以密封，然后放入到10%的NaCl溶液的中進(jìn)行滲透試驗(yàn)。在試驗(yàn)齡期為90天時(shí)，測(cè)定其中的氯離子含量。取樣深度以10mm為一個(gè)分界點(diǎn)。

氯離子含量測(cè)定采用NJCL-H氯離子含量快速測(cè)定儀。工作原理為：先用標(biāo)準(zhǔn)濃度對(duì)儀器進(jìn)行標(biāo)定，擬合出一條曲線，再用標(biāo)定后的儀器測(cè)量氯離子濃度。配合比見下表3。

4不同粉煤灰摻量對(duì)混凝土抗氯離子滲透性能的影響

粉煤灰礦物摻合料對(duì)混凝土抗氯離子滲透性能有較大影響，通過(guò)試驗(yàn)得出不同粉煤灰摻量下氯離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)滲透深度曲線。

（1）不同摻量粉煤灰混凝土抗氯離子滲透性規(guī)律分析。由圖1可知，一定量的粉煤灰等質(zhì)量取代部分水泥后對(duì)混凝土的抗氯離子滲透性能有明顯的改善?？梢钥闯觯瑹o(wú)論是加入粉煤灰還是未加入粉煤灰，在深度0—10mm的范圍內(nèi)，氯離子濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10mm以后的氯離子濃度，并且隨著深度的增加，氯離子的濃度逐漸減小。同一粉煤灰摻量不同水膠比的情況下，氯離子的濃度隨著水膠比的增加而增加。不同深度處，粉煤灰摻量為10%的混凝土，其氯離子濃度低于未摻粉煤灰的混凝土，并且當(dāng)粉煤灰摻量由10%到30%時(shí)，氯離子的濃度呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢(shì)。為了提高結(jié)構(gòu)的耐久性，建議粉煤灰的摻量以10%-20%為宜。

（2）粉煤灰對(duì)混凝土抗氯離子滲透作用機(jī)理分析。影響氯離子侵蝕混凝土的主要因素是孔隙率的大小及數(shù)量，摻加粉煤灰之所以能降低氯離子的濃度在于隨著粉煤灰的摻加，混凝土的孔隙率逐漸降低，孔徑逐漸減小，因此混凝土宏觀表現(xiàn)為隨著粉煤灰摻量的增加混凝土的密實(shí)度提高，抗氯離子侵蝕能力提高。從微觀方面講，造成這種現(xiàn)象的原因有兩方面：一是由于其火山灰效應(yīng)減少了混凝土的內(nèi)部Ca（OH）₂的數(shù)量，改善了水泥石和集料之間的界面，使混凝土孔級(jí)配得到改善，提高了混凝土對(duì)Cl—的擴(kuò)散阻礙能力；二是孔的細(xì)化，更多的低堿度的C—S—H凝膠，增加了混凝土（物理和化學(xué)）固化能力，有利于降低Cl—在混凝土中的滲透速度，從而提高了混凝土的抗氯離子滲透能力。

5結(jié)論

（1）在混凝土中摻加適量粉煤灰，能夠減少用水量，增加混凝土的強(qiáng)度，但是粉煤灰的摻量有一個(gè)最佳范圍，當(dāng)粉煤灰摻量為10%時(shí)能充分發(fā)揮粉煤灰的作用，粉煤灰產(chǎn)量過(guò)多，強(qiáng)度下降。

（2）混凝土中摻加一定量的粉煤灰可以提高其抗氯離子侵蝕的能力，但是摻量過(guò)多，抗侵蝕能力反而下降，結(jié)合強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，建議摻加量以10%-20%為宜。