礦粉膠凝活性及其對混凝土氯離子滲透性影響

劉 斌

（湖北工業(yè)大學(xué)，湖北武漢430068）

一、礦粉凝膠活性實驗研究

目前，我國的水泥制作仍處在粗放式的生產(chǎn)階段，不僅耗能高，污染也非常嚴(yán)重。礦粉作為工業(yè)廢料，在應(yīng)用到建材行業(yè)中，通常是作為混凝土摻合料來使用的，并且在實際的使用過程中，礦粉的摻量最高不能超過30%，否則將會影響混凝土強(qiáng)度，因此，需要思考如何提升礦粉的活性，從而增加其在混凝土中的摻量。

1、礦粉摻量對凝膠方案活性的影響

本次實驗在不改變礦粉混凝土其他參數(shù)的情況下，將礦粉的摻量設(shè)置為三個比例，分別為40%、50%和60%，具體的凝膠方案分別為：方案1：礦粉摻量0%，水泥摻量100%，水膠比0.5%，養(yǎng)護(hù)溫度20攝氏度；方案2：礦粉摻量40%，水泥摻量100%，水膠比0.5%，養(yǎng)護(hù)溫度20攝氏度；方案3：礦粉摻量50%，水泥摻量100%，水膠比0.5%，養(yǎng)護(hù)溫度20攝氏度；方案4：礦粉摻量60%，水泥摻量100%，水膠比0.5%，養(yǎng)護(hù)溫度20攝氏度。

實驗結(jié)果：無論是水泥的抗壓強(qiáng)度和抗拆強(qiáng)度都隨著礦粉摻量的增高而產(chǎn)生了降低的情況，其中，當(dāng)處在3天和七天的時間段內(nèi)，礦粉摻量超過50%后，水泥的抗壓強(qiáng)度和抗拆強(qiáng)度下降較快；當(dāng)處在28天的時間段內(nèi)，抗壓強(qiáng)度在超過40%礦粉摻量的時候快速下降；同時，實驗表明，50%為礦粉最佳摻量。

2、復(fù)合激發(fā)劑對凝膠活性方案的影響

本次實驗采用了Na2CO3和Na2SO4作為復(fù)合激發(fā)劑，在摻加比例的選擇上，根據(jù)前人的研究暫定了Na2CO3和Na2SO4的總摻量為1.5%，比例設(shè)定在1:4、2:3、3:2和4:1。實驗方案為：方案1：Na2CO3和 Na2SO比例 1:4，礦粉摻量 40%、50%、60%，水膠比0.5，養(yǎng)護(hù)溫度20攝氏度；方案2：Na2CO3和 Na2SO比例 2:3，礦粉摻量 40%、50%、60%，水膠比0.5，養(yǎng)護(hù)溫度20攝氏度；方案3：Na2CO3和 Na2SO 比例 1：1，礦粉摻量 40%、50%、60%，水膠比0.5，養(yǎng)護(hù)溫度20攝氏度；方案4：Na2CO3和 Na2SO比例 3:2，礦粉摻量 40%、50%、60%，水膠比0.5，養(yǎng)護(hù)溫度20攝氏度；方案5：Na2CO3和 Na2SO比例 4:1，礦粉摻量 40%、50%、60%，水膠比0.5，養(yǎng)護(hù)溫度20攝氏度。

實驗結(jié)果顯示，無論礦粉的摻量為多少，Na2CO3和Na2SO比例在1:1的時候，水泥——礦粉膠砂的強(qiáng)度變化率在各個時間段內(nèi)都是最大的，所以激發(fā)劑Na2CO3和Na2SO的最佳比例為1:1。

二、礦粉膠凝活性對混凝土氯離子滲透性的影響

1、氯離子在混凝土中的傳輸機(jī)理及實驗方法

氯離子的傳輸機(jī)理較為復(fù)雜，在混凝土中，氯離子的傳輸與混凝土環(huán)境、原材料和養(yǎng)護(hù)方法都有著較為密切的關(guān)系，通常來講，氯離子是通過混凝土的表面裂縫進(jìn)入，通過混凝土的內(nèi)部空隙進(jìn)入到混凝土內(nèi)部，在進(jìn)入的過程中，會產(chǎn)生復(fù)雜的化學(xué)作用和物理作用，其傳輸方式主要有滲透、擴(kuò)散、毛細(xì)管作用和電化學(xué)遷移等。

在現(xiàn)有的研究中，分析氯離子在混凝土中的滲透性主要包括了RCM法和電通量法。電通量法測量誤差小，僅為0.3%左右，并且在測量的過程中受人為的干擾因素少，能夠保證測量的準(zhǔn)確性。同時，國內(nèi)外的研究中都表明，電通量法對大量的混凝土都適用，因此，本文的研究選擇了電通量法作為實驗方法。

2、礦粉膠凝活性對混凝土氯離子滲透性的影響實驗

本實驗結(jié)合了上文的實驗，選擇了0%、40%、50%和60%四個不同程度的礦粉摻量，對比是否加入Na2CO3和Na2SO激發(fā)劑來進(jìn)行實驗，其中，Na2CO3和Na2SO激發(fā)劑比例選擇了上文研究結(jié)論的1:1，具體實驗方案如下：方案1：礦粉摻量0%，不加入激發(fā)劑，水膠比0.5，養(yǎng)護(hù)溫度20攝氏度；方案2：礦粉摻量0%、40%、50%、60%，不加激發(fā)劑，水膠比0.5，養(yǎng)護(hù)溫度20攝氏度；方案 3：礦粉摻量 0%、40%、50%、60%，加入激發(fā)劑，水膠比0.5，養(yǎng)護(hù)溫度20攝氏度。

在實驗后，根據(jù)我國標(biāo)準(zhǔn)GB/T50082-2009推薦的電通量計算公式進(jìn)行計算，計算公式為：

Q=900（I0+2I30+2I60+...+2It+...+2I300+2I330+2I360）……（1）

其式（1）中，Q為電通總電量，I0為初始電流，It為在時間t上的電流，經(jīng)過計算得出結(jié)論：方案1：礦粉摻量0%，無激發(fā)劑，電通量為3977C，氯離子滲透性中；方案2：礦粉摻量40%，無激發(fā)劑，電通量為1350C，氯離子滲透性低；方案3：礦粉摻量50%，無激發(fā)劑，電通量為1003C，氯離子滲透性低；方案4：礦粉摻量60%，無激發(fā)劑，電通量為858C，氯離子滲透性極低；方案5：礦粉摻量40%，有激發(fā)劑，電通量為735C，氯離子滲透極低；方案6：礦粉摻量50%，有激發(fā)劑，電通量為725C，氯離子滲透極低；方案7：礦粉摻量60%，有激發(fā)劑，電通量為701C，氯離子滲透極低。

由此可以看出，通過有激發(fā)劑和無激發(fā)劑的對比，在礦粉摻量相同的時候，添加激發(fā)劑后，電通量明顯降低，混凝土抗氯離子的滲透性顯著提高。所以，要想提升礦粉膠凝活性并且提升混凝土的抗氯離子滲透性，則需要加入激發(fā)劑。

綜上所述，筆者首先進(jìn)行了礦粉膠凝活性的實驗，得出50%為礦粉最佳摻量、激發(fā)劑Na2CO3和Na2SO的最佳比例為1:1的結(jié)論；其次進(jìn)行了礦粉凝膠活性對混凝土氯離子滲透性的影響實驗，最后實驗結(jié)果認(rèn)為：在礦粉摻量相同的時候，添加激發(fā)劑后，電通量顯然降低，混凝土抗氯離子的滲透性顯著提高。所以，要想提升礦粉膠凝活性并且提升混凝土的抗氯離子滲透性，則需要加入激發(fā)劑。