_級粉煤灰對混凝土吸水性與抗氯離子滲透性的影響

1、粉煤灰綜合利用FLY ASH COM PREHENS I VE UT I L I ZAT I O N 2009NO.2試驗研究級粉煤灰對混凝土吸水性與抗氯離子滲透性的影響Effect of Grade II Fly a sh on W a ter Absor pti v ity and Chlor i de Resisti n g Properti es Sorpti v ity of Concrete巫昊峰,劉寶舉,白軻,武華薈(中南大學(xué),土木建筑學(xué)院,長沙410075摘要:研究了摻量、水膠比對混凝土吸水性以及混凝土抗氯離子滲透性能的影響。試驗結(jié)果表明:級粉煤灰的摻入降低了混凝土的強度,在摻

2、量較低時,可以改善混凝土抗氯離子滲透性能并降低吸水率。水膠比的降低對提高混凝土強度,抗氯離子滲透性能和降低吸水率有利。關(guān)鍵詞:混凝土;吸水性;抗氯離子滲透性;級粉煤灰中圖分類號:T U528.32文獻標(biāo)識碼:B 文章編號:1005-8249(200902-0021收稿日期:2008-07-02目前,工程中大多采用和級粉煤灰作為混凝土的摻合料。由于級粉煤灰的供應(yīng)有限,所以很多工程中均采用級粉煤灰作為摻合料配制混凝土。氯離子是一種極強的陽極活化劑,當(dāng)其滲透到鋼筋周圍達(dá)到一定濃度時,就會破壞鋼筋表面鈍化膜,造成鋼筋發(fā)生電化學(xué)腐蝕,生成膨脹性產(chǎn)物體積增大,產(chǎn)生膨脹力使鋼筋周圍混凝土承受的拉應(yīng)力超過混凝

3、土抗拉強度時產(chǎn)生順筋裂紋,最終導(dǎo)致混凝土保護層剝落、鋼筋外露,鋼混結(jié)構(gòu)失去使用壽命1。本文主要研究摻級粉煤灰混凝土的吸水性與抗氯離子滲透性。1原材料與試驗方法1.1試驗用原材料原材料包括:42.5級普通硅酸鹽水泥(性能指標(biāo)見表1、湘潭電廠生產(chǎn)的級粉煤灰(45m 篩為15.3%,其化學(xué)成分如表2、砂(河砂,細(xì)度模數(shù)2.7,中砂,區(qū)級配合格、石子(湖南長沙產(chǎn)5mm 20mm石灰石碎石,級配合格、自來水。表1水泥性能指標(biāo)細(xì)度/80m 安定性凝結(jié)時間/m in 初凝終凝抗折強度/MPa3d 28d 抗壓強度/MPa3d 28d 2.5%合格852754.08.522.647.8表2粉煤灰的化學(xué)成分/%

4、Si O 2A l 2O 3Fe 2O 3Ca O Mg O S O 3燒失量55.0925.188.742.110.980.916.981.2混凝土配合比試驗配合比見表3。A 系列水膠比為0.38,B 系列為0.6,粉煤灰摻量同樣依次為0、20%、40%、60%。表3混凝土配合比/kg/m 3編號水泥水粉煤灰W /C 砂子碎石A153920500.386271027A24312051080.386271027A33232052160.386271027A42162053230.386271027B134220500.67041149B2274205680.67041149B320520513

5、70.67041149B41372052050.670411491.3試驗方法混凝土氯離子滲透性能測試采用RC M 法,測試混凝土28d 的氯離子滲透系數(shù)?；炷廖蕼y試方法:分別測試混凝土7d 、28d 的吸水率?；炷亮⒎襟w在測試的前兩天取出,切成兩半,在105°C 的烘箱內(nèi)烘干至恒重,然后再放到干燥箱內(nèi)冷卻至室溫。浸泡在水中的側(cè)面必須密封,以122009N O.2粉煤灰綜合利用F LY ASH COM PREHENS I VE UT I L I ZAT I O N試驗研究保證水在混凝土中的一維遷移,且水位不超過試件底面5mm ,試驗裝置見圖1。試驗測量t =0m in,20m

6、 in,40m in,80m in,120m in,160m in,240m in 時試件累計吸水質(zhì)量W 。試件質(zhì)量采用天平稱量,精確到0.1g 。稱量時,應(yīng)抹去試件表面水,每次時間不應(yīng)超過30s 2?；炷恋奈拾聪率接嬎?i =W /(A r 0式中:i 2試件的累計吸水率,m 3/m 2;W 2吸水質(zhì)量,kg;A r 2試件截面積,m 2;02為水的密度,取1kg/m3 。圖1混凝土吸水測試裝置2試驗結(jié)果和分析2.1混凝土強度 圖2粉煤灰摻量和混凝土強度之間的關(guān)系試驗研究了水膠比分別為0.38和0.6時,粉煤灰 等量取代20%60%水泥對混凝土強度的影響。從圖2可看出,隨著粉煤灰摻量增

7、加,混凝土的7d 和28d 強度呈下降趨勢,由于水泥用量減少,且粉煤灰活性成分低于水泥;在早期水泥水化的Ca (OH 2少,堿度低,從而使粉煤灰的活性沒有充分發(fā)揮出來,粗骨料與水泥漿基體間過渡區(qū)粘結(jié)強度不高,所以粉煤灰等量取代水泥使混凝土的早期強度降低。即使在28d,摻級粉煤灰混凝土的抗壓強度仍低于空白組。2.2混凝土氯離子擴散系數(shù)圖3粉煤灰摻量和氯離子擴散系數(shù)之間的關(guān)系由圖3可知,隨著水膠比從0.38增大至0.6,氯離子擴散系數(shù)隨之增大,且隨著粉煤灰取代量的增加,氯離子擴散系數(shù)增大的速率加快。當(dāng)水膠比增大時,硬化水泥漿體的毛細(xì)孔孔隙率會增大,連通的毛細(xì)孔會增多,同時混凝土在拌和時,水會在集料

8、表面形成一層水膜,使混凝土在水泥漿體與集料之間形成一個界面過渡區(qū),其內(nèi)部裂縫和連通孔隙會進一步使混凝土的滲透性增大,從而降低混凝土的抗氯離子滲透能力。隨著粉煤灰摻量的增加,當(dāng)粉煤灰取代量不大于20%時氯離子擴散系數(shù)隨之減小,說明混凝土抗氯離子滲透能力隨之升高。摻入適量粉煤灰可以對阻止氯離子在混凝土中的滲透速度,其主要原因是由于粉煤灰的二次水化使混凝土更加密實,同時,由于粉煤灰填充效應(yīng)對提高混凝土的密實度也起到了一定的作用,但是當(dāng)粉煤灰取代量超過20%時氯離子擴散系數(shù)反而增大,說明混凝土抗氯離子滲透能力隨之降低。由于粉煤灰的活性較低,當(dāng)粉煤灰的摻量過大時其二次水化速度放慢,從而使混凝土的結(jié)構(gòu)疏松

9、,導(dǎo)致抵抗氯離子滲透性能降低。2.3混凝土吸水性圖4粉煤灰摻量和混凝土吸水率之間的關(guān)系22粉煤灰綜合利用FLY ASH COM PREHENS I VE UT I L I ZAT I O N2009NO.2試驗研究毛細(xì)管吸附是水在非飽和水泥基材料中遷移機制之一。吸水率是一個比較容易測定的參數(shù),較多研究者利用吸水率來評價混凝土耐久性能。從圖4可看出,當(dāng)混凝土的齡期為7d時,隨著粉煤灰摻量增加,混凝土的吸水率增大,這是由于低等級粉煤灰活性較低。粉煤灰中的有效活性成分低于水泥,粉煤灰的二次水化在早期的效果還不明顯,導(dǎo)致混凝土的結(jié)構(gòu)疏松,造成了混凝土吸水率的增大。低水膠比時混凝土的吸水率明顯小于高水膠

10、比的,而且粉煤灰的摻入對混凝土的影響也小的多,這主要是因為低水膠比可以降低混凝土的孔隙率、改善界面過渡層的性能。當(dāng)混凝土的齡期28d以后,水灰比較小的B組混凝土的吸水性隨著粉煤灰摻量的增加而降低;但當(dāng)粉煤灰摻量為60%時,混凝土的吸水率反而增大。這主要是由于粉煤灰的二次水化效應(yīng)開始產(chǎn)生效果,填充了混凝土中的孔隙。當(dāng)粉煤灰摻量過多時,可能是由于粉煤灰活性較低二次水化較慢,從而未能有效填充混凝土的孔隙,使混凝土的吸水率較大。當(dāng)混凝土的水灰比較大時,由于混凝土的孔隙率較大,其吸水率基本上還是隨著粉煤灰摻量增加而增加。3結(jié)論(1隨著級粉煤灰摻量的增加,混凝土的強度呈下降的趨勢,即使在28d時,混凝土抗

11、壓強度仍低于空白組。(2隨著水灰比的增大,混凝土的抗氯離子滲透性降低。隨著粉煤灰摻量的增加,在低水膠比的條件下,混凝土的抗氯離子滲透性能逐漸提高,到20%左右時達(dá)到最高。(3在早期,隨著粉煤灰摻量的增加,混凝土的吸水率逐漸增大。當(dāng)混凝土的齡期28d以后,水灰比較小的混凝土吸水率隨著粉煤灰摻量的增加而降低,但當(dāng)粉煤灰摻量達(dá)到60%時,混凝土的吸水率反而增大。參考文獻1張平均,董榮珍,張莉,馬保國.粉煤灰在耐氯離子侵蝕混凝土中作用機理的研究J.粉煤灰.2004(3:14152Tommy Y.Lo,H.Z.Cui,Abid Nadeem and Z.G.L i.The effectsof air c

12、ontent on per meability of light w eight concreteJ.Cement and Concrete Research.2006,(10:18741878(上接第20頁漿的導(dǎo)熱系數(shù)隨干密度變化的幅度大,鋼渣、珍珠巖和堅殼聚苯顆粒作為細(xì)骨料時的導(dǎo)熱系數(shù)隨干密度變化的幅度較小。B系列導(dǎo)熱系數(shù)與干密度符合二次關(guān)系,出現(xiàn)此情況原因在上文骨料不同配比對保溫砌筑砂漿導(dǎo)熱系數(shù)的影響中已有說明,這里不再贅述。由以上關(guān)系可得出:只要對保溫砌筑砂漿的干密度做出相應(yīng)的調(diào)整,就可以保證導(dǎo)熱系數(shù)在所要求的控制范圍之內(nèi)。3結(jié)論(1粒化高爐礦渣代砂保溫砌筑砂漿具有輕質(zhì)、高強、保溫、抗凍性好、黏結(jié)強度高,和易性好、保水性好等特點,是一種理想的保溫節(jié)能材料。(2由于保溫砌筑砂漿使用了大量的鋼渣,既利用了工業(yè)廢料,又保護了環(huán)境,而且成本低廉,具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。(3細(xì)骨料決定著保溫砌筑砂漿強度的高低,選用不同系列的細(xì)骨料,可配制出不同強度等級的保溫砌筑砂漿。(4細(xì)骨料對保溫砌筑砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)影響較大,在相同條件下采用鋼渣2膨脹珍珠巖2堅殼聚苯顆粒系列砂漿導(dǎo)熱系數(shù)最小,鋼渣2膨脹珍珠巖系列次之,鋼渣2堅殼聚苯