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粉煤灰+混凝土?混凝土耐久性

编辑:华伟银凯   发布时间:2017-3-9?
  自从德国和日本分别成功研制出了高效减水剂后,各种矿物掺合料和高效添加剂的使用就弥补了水泥凝胶体在微观尺度的很多缺陷。目前,矿物掺合料也几乎成了混凝土必不可少的功能性组分材料。粉煤灰作为活性矿物掺合料的代表,受到国内外研究学者的青睐,对其掺加到混凝土的耐久性做了大量试验研究。虽然由于试验材料、方法等的不同,试验结论虽然有所差异,但在粉煤灰的掺量对于混凝土耐久性的影响方面却得出了一致的结论。因此华伟银凯结合自身30年来的混凝土外加剂做过的大量工程从抗氯离子渗透性、抗碳化性能和抗冻性三个方面来综述粉煤灰掺量对混凝土耐久性的影响。

粉煤灰掺量对混凝土耐久性的影响

粉煤灰

粉煤灰+混凝土?混凝土耐久性

  对抗渗性能的影响
  粉煤灰的加入会增加混凝土硬化前期的孔隙率,降低前期混凝土的抗渗性能。但随着水泥水化产物Ca(OH)2的增多,粉煤灰的活性被激发,与Ca(OH)2发生二次水化反应生成水化硅酸盐凝胶,填充细化反应前期产生的孔隙。在这期间,微集料效应也发挥作用,混凝土的孔隙率降低,大孔孔径减小,密实度增大。但粉煤灰掺量过大也会因为未水化颗粒过多沉积在胶凝材料与骨料的界面处,影响混凝土的黏聚性,降低混凝土的密实度。混凝土的密实度不仅影响到抗氯离子渗透性,还关系到混凝土的抗碳化、抗冻和耐腐蚀性能。因此混凝土的抗渗性能是衡量混凝土耐久性的重要指标。
  对抗碳化性能的影响
  粉煤灰对混凝土抗碳化性能的改善作用主要体现在两个方面:①粉煤灰中的活性成分与氢氧化钙二次反应产生的C-S-H类凝胶阻断或减小了毛细孔径,使混凝土微观结构致密,CO2分子难以侵入;② C-S-H类凝胶可以吸附部分CO2,阻止其继续侵入。但是粉煤灰中的活性成分与Ca(OH)2反应,使混凝土孔溶液的PH值由原来的13降低到9左右。实际上,在CO2和水的作用下,当PH值降低到11左右时,钢筋表面的钝化膜就会破坏。粉煤灰对混凝土抗碳化性能的影响就是在这正负两个方面的作用下形成的。
对抗冻性能的影响
  混凝土的冻融破坏与本身的强度和孔结构有关,受温湿度环境的影响。当水泥水化产生Ca(OH)2后,粉煤灰与其进行二次水化反应,产生的水化硅酸钙凝胶使混凝土内部结构更加致密,有害孔的数量减少。但混凝土硬化前期,二次水化反应进行较慢,粉煤灰混凝土的抗冻性能较差。粉煤灰掺量越多,水化反应越慢,越不利于消除有害孔,混凝土的抗冻性能越差;粉煤灰掺量过少又不足以降低水化热,减少温缩裂缝,起到改善混凝土微观结构的作用。因此合适的粉煤灰掺量对混凝土的抗冻性能有重要的影响。
  粉煤灰对混凝土耐久性的影响随粉煤灰的质量,混凝土的水灰比、龄期,复掺矿物掺合料的种类,混凝土添加剂的掺量和其他材料的用量等的变化而有所不同。这些研究结论或者针对某一类混凝土,或者针对耐久性的某一指标,但粉煤灰对于混凝土的影响规律不应止于此。粉煤灰的掺入对混凝土强度和耐久性并不是完全有利的。粉煤灰对混凝土的早期强度不利,各项耐久性指标也较差,但对硬化后期混凝土的耐久性有明显改善。随着粉煤灰掺量的变化,混凝土各项耐久性指标也表现出一定的规律性。在龄期一定时,随着粉煤灰掺量的增加,混凝土的抗氯离子渗透性逐渐降低,在掺量20%~30%,会取得一个最佳值;随着粉煤灰掺量的增加,混凝土抗碳化性能降低,掺量在20%~35%时,碳化速率会较其他掺量的速率减慢;优质的粉煤灰可以提高混凝土的抗冻性能,且掺量在15%~25%时,混凝土的相对冻融破坏较小,掺量过大对混凝土的抗冻性不利。虽然这些掺量数据会随着所选用粉煤灰的质量、细度的不同而有所差别,也会因为混凝土的强度、水灰比、添加剂种类的不同有所改变,但是不能否认25%左右的一个掺量范围内无论是在普通混凝土、高强混凝土、轻骨料混凝土还是再生混凝土中都表现出较其它掺量优异的性质,出现最佳值或分界点。因此粉煤灰对混凝土耐久性影响最佳掺量是一个值得研究的课题。
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