外加劑和礦物摻合料混凝土性能及應(yīng)用分析

鄭 奮

(西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710600)

0 引言

混凝土材料由于其自身特性，屬于土木工程結(jié)構(gòu)的首選材料，其優(yōu)勢在于造價低以及應(yīng)用范圍廣等。近年來，隨著混凝土材料的用量越來越大，其問題也逐漸顯現(xiàn)出來，其結(jié)構(gòu)耐久程度并不如預(yù)期，加之我國地理條件和環(huán)境復(fù)雜，很多工程都會面臨這樣的情況。因此，混凝土耐久性的提升成為了行業(yè)熱門課題。

1 外加劑和摻合料對混凝土基本性能的影響

1.1 工作性能

眾所周知，工作性能是評價混凝土材料性質(zhì)的關(guān)鍵指標，尤其是在預(yù)拌混凝土大規(guī)模生產(chǎn)以及應(yīng)用的當(dāng)下。工作性能是高性能混凝土技術(shù)的主要要求之一，在技術(shù)人員研究相關(guān)細節(jié)的階段，一般是使用粉煤灰、礦渣粉以及硅灰，這三種摻合料單摻以及復(fù)摻會影響混凝土坍落度。在這樣的前提下，一些技術(shù)人員通過試驗，檢測出減水劑對混凝土坍落度產(chǎn)生的影響。假設(shè)減水劑的摻和量和其對混凝土坍落度產(chǎn)生的影響呈現(xiàn)線性，并設(shè)定了系數(shù)，對礦物摻合料會對混凝土工作性能產(chǎn)生的影響進行判定。該系數(shù)為K=坍落度÷外加劑摻量(控制混凝土坍落度為180 mm)，試驗結(jié)果如表1所示。

表1 摻合料對混凝土工作性能的影響

混凝土材料是使用粗集料、細集料和凝膠材料等多種成分組成的混合物，成分十分復(fù)雜，且不同材料的粒徑、體積質(zhì)量等在混凝土中的比例不盡相同，在使用階段需要技術(shù)人員加強控制。

1.2 力學(xué)性能

單摻粉煤灰時，其水泥膠砂的抗壓強度有明顯下降；單摻硅灰時強度變化不是很大；粉煤灰與硅灰復(fù)合配制水泥膠砂可以提高水泥膠砂的流動性及后期強度遞增率，試驗粉煤灰與硅灰的最佳配比分別為75%和25%，按最佳配比取代50%水泥制備水泥膠砂的性能優(yōu)于基準水泥膠砂，其早期強度有所下降，而后期強度增長率明顯高于基準水泥膠砂。通過試驗研究，建議配制粉煤灰與硅灰復(fù)合綜合料進行混凝土改性時，最佳水膠比為0.60，取代量為40%，最佳砂率為39%。

2 外加劑和礦物摻合料對混凝土耐久性和孔結(jié)構(gòu)的影響

2.1 滲水性能

混凝土的抗?jié)B性受到的影響因素比較多，其中主要包含混凝土水灰比、水泥品質(zhì)、摻合料種類及摻量等。本文重點分析影響比較明顯的因素，首先是水灰比，這項因素是對混凝土抗?jié)B性產(chǎn)生影響最大的因素，混凝土內(nèi)的水灰比越高則抗?jié)B性越差，因此技術(shù)人員需要結(jié)合工程實際情況對這方面的參數(shù)進行有效控制。

其次是集料的最大粒徑以及級配，這項因素主要會對混凝土的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，若混凝土中含有大量的片狀以及條狀骨料，就會在內(nèi)部產(chǎn)生空隙，導(dǎo)致抗?jié)B性降低。

最后是摻合料種類，使用摻合料能夠改善混凝土的細度，但不同摻合料的改善效果差異比較大，技術(shù)人員在應(yīng)用階段應(yīng)提高掌握程度。

2.2 透氣性能

實際上，粉煤灰以及礦渣在單摻和復(fù)摻的情況下，對混凝土本身抗液體滲透性以及抗氣透性方面的影響差異比較大。產(chǎn)生此種情況的關(guān)鍵原因是粉煤灰本身屬于第二類礦物摻合料，而火山灰的效應(yīng)發(fā)揮作用又是在后期階段，但礦渣本身就具有一定的水硬性和比較高的活性指數(shù)，因此能夠在混凝土當(dāng)中較早地展現(xiàn)出其在透氣性能改善方面的效果。

2.3 抗氯離子性能

礦物摻合料能夠改善混凝土內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)以及水化物的組成方式。且低堿度的C-S-H凝膠也會促使混凝土結(jié)構(gòu)更加緊密，最終降低混凝土孔隙率，達到改變混凝土級配的效果。

2.4 抗鹽酸性能

當(dāng)下我國并沒有公認有效的混凝土硫酸鹽腐蝕測試方式以及相應(yīng)的評價方式。因此若通過試驗獲得結(jié)果，最佳選擇就是檢測混凝土當(dāng)中砂漿的膨脹變化情況，這樣不僅能夠掌握破壞趨勢，還能分析出受到腐蝕的程度。

2.5 孔結(jié)構(gòu)

硅灰能夠?qū)炷恋奈⒖捉Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生比較有效的細化作用。需要注意的是，硅灰主要由1 μm以下不均勻的球形顆粒組成，與混凝土中其他有效成分發(fā)生反應(yīng)之后，能夠產(chǎn)生凝膠對空隙進行填充，這樣促使混凝土砂漿當(dāng)中的微孔更加密實。

3 外加劑和礦物摻合料混凝土的應(yīng)用

3.1 工程概況

某隧道工程全長3 879.394 m，經(jīng)過對現(xiàn)場部分介質(zhì)和水質(zhì)分析，確認使用混凝土結(jié)構(gòu)施工，部分介質(zhì)水質(zhì)的分析結(jié)果如表2所示。

表2 某工程施工現(xiàn)場部分介質(zhì)水質(zhì)分析結(jié)果

3.2 技術(shù)指標

該工程的主要技術(shù)指標如表3所示。

表3 某隧道工程主要技術(shù)指標

3.3 主要原料和性能

該工程中使用的主要材料就是水泥、粗細骨料以及粉煤灰三種。其中水泥材料選擇32.5級水泥，其抗壓強度是3 d能夠達到24.1 MPa，28 d則能夠達到41.9 MPa。細骨料的細度模數(shù)為2.6，含泥量和密度分別是1.4%和2.70 g/cm3。粗骨料的含泥量為0.8%，壓碎值以及密度分別是10.0%和2.69 g/cm3。粉煤灰需水量比為99%，細度為18.4%。

3.4 配合比設(shè)計

技術(shù)人員在進行各種材料的配合比設(shè)計工作階段，先在實驗室內(nèi)用現(xiàn)場取樣的混凝土進行了配置，最終的結(jié)果顯示，在配合比相同的情況下，原材料波動以及現(xiàn)場施工條件的變化都會對混凝土性能產(chǎn)生影響。因此在設(shè)計階段，技術(shù)人員除了保障滿足標準規(guī)范之外，還結(jié)合了施工現(xiàn)場混凝土性能以及情況的特殊性進行了設(shè)計，為混凝土耐久性提供了相對穩(wěn)定的保障。

4 結(jié)語

粉煤灰能夠顯著改善混凝土拌合物的實際工作性能，在混凝土中按照標準比例添加粉煤灰能夠有效提升材料耐久性。為保障混凝土結(jié)構(gòu)的實際施工效果，技術(shù)人員可以在同等條件下做好外加劑和礦物摻合料的實際比例控制，將兩者的優(yōu)勢全面發(fā)揮出來，這樣就能夠在優(yōu)化混凝土性能的同時，避免用力過猛而產(chǎn)生反作用。