摘要：结合工程实例，采用粉煤灰与矿粉双掺，能有效的提高混凝土抗氯离子渗透能力。
关键词：混凝土 渗透性 氯离子 矿物掺合料
1. 引言
氯离子入侵是引起混凝土中钢筋锈蚀的重要原因，往往决定了混凝土结构的使用寿命，是耐久性的重要问题。因此，国内外很多工程采用低水胶比，粉煤灰与硅灰双掺技术来解决此类问题。但是由于硅灰的价格昂高，而且市场小，故而本公司采用粉煤灰与矿粉双掺解决了混凝土中氯离子渗透的问题。解决了C30P8混凝土氯离子渗透的问题。
2. 原材料
2.1.1
砂：江西赣江Ⅱ区中砂，细度2.7；碎石：江苏宜兴产5-25mm连续级配碎石，压碎指标8.0%；外加剂：江苏博特新材料有限公司生产JM-Ⅷ高效减水剂，减水率22%；水泥：江苏南通万豪建材科技有限公司生产P.O42.5级；粉煤灰：南通华锦粉煤灰开发有限公司Ⅰ级粉煤灰；矿粉：张家港恒昌新型建筑材料有限公司生产S95级。
水泥、粉煤灰、矿粉性能指标如下列表格。
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表1：水泥性能指标 | ||
|
检验项目 |
标准要求 |
实测值 |
|
80um筛筛余/% |
≤10.0 |
2.1 |
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凝结时间/(h:min) |
≥0:45 |
3:30 |
|
≤10.00 |
4:00 | |
|
安定性 |
合格 |
合格 |
|
3天强度/Mpa |
≥3.5 |
5.1 |
|
≥16 |
26.8 | |
|
28天强度/Mpa |
≥6.5 |
8.3 |
|
≥42.5 |
49.3 | |
|
表2：粉煤灰性能指标 | |||
|
检验项目 |
实测值 | ||
|
细度% |
11.1 | ||
|
需水比% |
95 | ||
|
烧失量% |
2.3 | ||
|
含水量% |
0.2 | ||
|
活性指数% |
92 | ||
|
表3：矿粉性能指标 | |||
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检验项目 |
实测值 | ||
|
比表面积m2/Kg |
405 | ||
|
流动度比% |
103 | ||
|
活性指数 |
7天 |
82 | |
|
28天 |
105 | ||
|
|
|
|
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2.1.2混凝土配合比
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编号 |
水胶比 |
水泥 (Kg) |
粉煤灰(Kg) |
矿粉 (Kg) |
水(Kg) |
砂(Kg) |
石(Kg) |
外加剂(%) |
1h坍落度(mm) |
|
A |
0.5 |
380 |
------ |
------ |
190 |
800 |
1010 |
1.4 |
180 |
|
B |
0.48 |
304 |
38(10%) |
38(10%) |
182.4 |
808 |
1010 |
1.4 |
185 |
|
C |
0.48 |
266 |
38(11%) |
76(20%) |
182.4 |
808 |
1010 |
1.4 |
190 |
|
D |
0.48 |
228 |
38(12%) |
114(30%) |
182.4 |
808 |
1010 |
1.4 |
195 |
|
E |
0.48 |
190 |
38(13%) |
152(40%) |
182.4 |
808 |
1010 |
1.4 |
210 |
2.2试验方法
本试验采用《海港工程混凝土结构防腐技术规程》附录B进行,测其电通量。
3．试验结果及讨论
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编号 |
抗压强度(MPa) |
抗渗等级 |
电通量(C) |
|
A |
38.5 |
8 |
2403 |
|
B |
38.7 |
8 |
2107 |
|
C |
37.2 |
8 |
1639 |
|
D |
37.1 |
8 |
968 |
|
E |
34.2 |
8 |
820 |
从上述结果分析，D方案比较合理。随着水胶比的降低，矿物掺合料用量增加，可明显降低混凝土的渗透能力。其原因是：
一. 矿物掺合料效应
⑴矿物掺合料（粉煤灰与矿粉）具有形态效应、微集料效应。正是由于矿物掺合料具有这些功能作用，改善了混凝土内部结构；影响了胶凝材料水化进程，协调混凝土的强度发展，并能有效改善混凝土内部界面过渡区结构与性能，因而最终提高混凝土终合性能。
⑵复合化超叠加效应
混凝土是一种多组分复合材料，各组分性能的叠加效应表现得十分明显。矿粉、粉煤灰等多组分矿物复合在一起，可以充分发挥各自优势，其各自的形态效应、微集料效应、火山灰效应相互作用，可以进一步提高混凝土性能。
⑶密实堆积效应
如前所述，掺加不同粒径和粒度分布矿物掺合粒，可以提高浆体的密实堆积程度，使得胶凝材料水化加快，混凝土孔隙率降低，微观结构变得均匀，产生优良的力学性能和耐久性能。
⑷中心质效应
吴中伟在1958年提出水泥基复合材料的中心质假说。把不同尺度分散相称为中心质，把连续相称为介质。各级中心质和介质之间存在相互的效应，称为“中心质效应”混凝土骨料为大中心质，未水化的水泥颗粒和矿物掺合料为次中心质效。混凝土掺加一定细度的矿物掺合料使水泥石的中心质增多，次中心质之间的间距进一步减少，有利的中心质效应增多，中心质网络骨架得到加强。
二.界面结构的提高
掺入的矿物掺合料的二次水化反应（火山灰反应）消耗了大量的氢氧化钙，减少了氢氧化钙的含量，并干扰氢氧化钙的结晶，使其氢氧化钙尺寸减少，富集程度和取向程度下降；火山灰反应增加C-S-H凝胶和Aft数量，硬化后混凝土界面过滤层孔隙率降低。其抗氯离子渗透性能大幅提高工程开始后，双方协作，现场留样，电通量为980C，抗压强度37.6Mpa，抗渗等级8级，符合设计要求。
4．结论
在一定范围内，高掺粉煤灰和矿粉可有效的减少混凝土氯离子的渗透。
