大摻量粉煤灰混凝土抵抗碳化與鋼筋銹蝕研究

大摻量粉煤灰混凝土抵抗(dǐkàng)碳化與鋼筋銹蝕研究北京(běijīnɡ)建筑工程學院宋少民共三十五頁粉煤灰在混凝土中廣泛應用的背景(bèijǐng)以高效減水劑為主的混凝土外加劑是現(xiàn)代混凝土重要的物質(zhì)基礎(chǔ)之一，是混凝土技術(shù)發(fā)揮的重要里程碑。同時(tóngshí)，也給混凝土帶來了一些問題，主要是在大流態(tài)下對混凝土體積穩(wěn)定性的影響。一、外加劑與泵送混凝土共三十五頁減水劑對混凝土體積(tǐjī)穩(wěn)定性的影響但對摻減水劑的混凝土，早期收縮的影響非常顯著。從裂縫產(chǎn)生的時間來分析，1d之內(nèi)的早期收縮增大，可能(kěnéng)是混凝土開裂的關(guān)鍵因素。因此目前的化學外加劑收縮率比試驗方法，并沒有完全反映減水劑對混凝土收縮的影響程度。大量的實驗結(jié)果表明：從初凝至24h，摻減水劑混凝土的收縮率比要大得多。共三十五頁二、追求(zhuīqiú)混凝土的高強度在大流態(tài)的同時，混凝土不斷追求高強度。這樣混凝土在早期收縮明顯增大的同時，由于水泥用量多，溫度(wēndù)變形、干縮和自收縮也隨之增加。共三十五頁

這樣，泵送混凝土出現(xiàn)頻繁的開裂，尤其在高強度時,采用高水泥用量,解決(jiějué)了強度和泵送施工的要求，但是工程病害和耐久性問題十分突出。共三十五頁在這樣的大背景下，高性能混凝土技術(shù)開始出現(xiàn)。其技術(shù)核心是在高效減水劑和礦物(kuàngwù)細粉摻和料兩大物質(zhì)基石上實現(xiàn)低水膠比、低水泥用量、低單位體積用水量等技術(shù)路線。其中礦物細粉摻和料在低膠比條件下可以達到密實凝膠結(jié)構(gòu)、改善界面、優(yōu)化水化產(chǎn)物的技術(shù)目標。共三十五頁粉煤灰在混凝土中廣泛應用的理由(lǐyóu)充填行為和致密作用。粉煤灰是高溫(gāowēn)煅燒的產(chǎn)物，其顆粒本身很小，且強度很高。優(yōu)質(zhì)粉煤灰微細顆粒分布于水泥漿體中水泥顆粒之間時，提高混凝土膠凝體系的密實性。共三十五頁需水行為和減水作用。由于粉煤灰的的顆粒大多是球形的玻璃珠，優(yōu)質(zhì)粉煤灰由于其“滾珠軸承”的作用，可以(kěyǐ)改善混凝土拌和物的和易性,減少混凝土單位體積用水量，硬化后水泥漿體干縮小，提高混凝土的抗裂性。共三十五頁由于(yóuyú)粉煤灰在早期反應活性低，降低了混凝土早期溫升，抑制開裂。大摻量粉煤灰混凝土特別適合大體積混凝土?；钚孕袨楹湍z凝作用。粉煤灰的活性來源于它所含的玻璃體，在28天以后他逐漸與水泥水化生成的Ca(OH)2發(fā)生二次水化反應，生成低C/S的C-S-H和C-A-H、水化硫鋁酸鈣，強化了混凝土界面過渡區(qū)，同時提高混凝土的后期強度。共三十五頁二次水化和較低的水泥熟料(shúliào)量使最終混凝土中的Ca(OH)2大為減少，C-S-H品質(zhì)提高，更加密實?？梢杂行岣呋炷恋挚够瘜W侵蝕的能力。尤其是粉煤灰的低反應活性、比水泥更細的微集料效應和低需水量比使得大摻量粉煤灰混凝土逐漸被接受。共三十五頁未來的混凝土必須從根本上減少水泥(shuǐní)熟料用量，必須更多地利用多種工業(yè)廢料作為其原材料；未來的混凝土又必須是高性能的，尤其是耐久的。大摻量粉煤灰混凝土就是在這種背景下出現(xiàn)的。作為發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施最重要的參與者以及地球天然資源的主要消費者，混凝土工業(yè)需要重新定向，接受有利于環(huán)境的工藝技術(shù)。共三十五頁加拿大大摻量粉煤灰混凝土經(jīng)典(jīngdiǎn)試驗共三十五頁強度(qiángdù)與耐久性共三十五頁大摻量粉煤灰混凝土對鋼筋銹蝕(xiùshí)的擔憂傳統(tǒng)觀念認為摻礦物摻和料加重(jiāzhòng)混凝土碳化；傳統(tǒng)認為，碳化會降低混凝土的堿度，加速鋼筋銹蝕，涉及混凝土結(jié)構(gòu)耐久性；對于碳化和鋼筋銹蝕的擔憂成為大摻量礦物摻和料的推廣使用的障礙。共三十五頁試驗(shìyàn)用原材料水泥：三河市燕郊新型建材有限公司生產(chǎn)(shēngchǎn)的鉆牌42.5#普通硅酸鹽水泥。

粉煤灰：Ⅱ粉煤灰。

砂：細度模數(shù)為2.4的天然中砂。

石：5～25mm連續(xù)級配的天然石子。

減水劑：聚羧酸高效減水劑，減水率為28%。共三十五頁大摻量粉煤灰混凝土的配合(pèihé)比(kg/m3)編號BF%W/BCFSpSGW外加劑F1400400.342401600.468449911361.5%F2400400.372401600.468309741481.0%F3400400.402401600.468169581601.0%F4400400.452401600.467929291801.0%F5400500.342002000.468389841361.5%F6400500.372002000.468249671481.0%F7400500.402002000.468099501601.0%F8400500.452002000.467859221801.0%F9400600.341602400.468329761361.4%F10400600.371602400.468179601481.5%F11400600.401602400.468039431601.0%F12400600.451602400.467799151800.8%共三十五頁大摻量粉煤灰混凝土的配合(pèihé)比(kg/m3)F13480400.34288192467769111631.0%F14480400.372881920.467598901780.8%F15480400.402881920.467418701920.6%F16480400.452881920.467128362160.5%F17480500.342402400.467689021631.2%F18480500.372402400.467518821781.0%F19480500.402402400.467348611921.0%F20480500.452402400.467058272160.5%F21480600.34192288467618931631.1%F22480600.371922880.467438731781.0%F23480600.401922880.467268521920.8%F24480600.451922880.466978192160.4%共三十五頁編號F%W/BW(kg/m3)坍落度(mm)28天(MPa)90天(MPa)270天(MPa)F1400.3413619558.667.785.3F2400.3714816557.565.377.7F3400.4016018047.856.772.3F4400.4518021544.051.468.0F5500.3413618054.559.272.7F6500.3714817048.555.364.2F7500.4016021541.846.363.2F8500.4518022536.240.253.8F9600.3413616542.548.157.4F10600.3714819538.043.256.0F11600.4016017038.342.753.0F12600.4518019530.237.650.7混凝土的抗壓強度(kànɡyāqiánɡdù)性能共三十五頁F13400.3416323059.566.781.6F14400.3717823558.765.873.5F15400.4019220048.056.171.6F16400.4521621542.952.865.5F17500.3416321051.059.871.6F18500.3717818046.751.570.8F19500.4019221540.049.564.4F20500.4521620031.240.054.9F21600.3416323547.357.872.5F22600.3717824039.043.762.7F23600.4019223534.741.158.6F24600.4521616029.339.955.2混凝土的抗壓強度(kànɡyāqiánɡdù)性能共三十五頁組號F%W/B碳化深度(mm)組號F%W/B碳化深度(mm)F1400.341.1F25400.346.2F2400.374.6F26400.377.8F3400.404.2F27400.408.1F4400.4510.4F28400.459.1F5500.342.4F29500.344.9F6500.374.4F30500.377.3F7500.405.9F31500.409.2F8500.4511.9F32500.4514.0F9600.347.5F33600.346.2F10600.378.1F34600.377.9F11600.409.5F35600.4010.3F12600.4513.3F36600.4512.9大摻量粉煤灰混凝土碳化性能共三十五頁

水膠比在0.34～0.40，粉煤灰摻量在40%～60%的大摻量粉煤灰混凝土28天抗碳化能力基本良好，碳化深度低10mm

。膠凝材料(cáiliào)用量為400kg/m3，粉煤灰摻量不超過50%，水膠比不大于0.40時，大摻量粉煤灰混凝土28天最大碳化深度為5.9mm，最小碳化深度為1.1mm。共三十五頁

(a)W/B為0.34(F1)(b)W/B為0.37(F2)(c)W/B為0.40(F3)圖15混凝土的28天碳化(粉煤灰摻量40%)共三十五頁

(a)W/B為0.34(F5)(b)W/B為0.37(F6)(c)W/B為0.40(F7)圖16混凝土的28天碳化(粉煤灰摻量50%)共三十五頁水泥(shuǐní):99kg/m3活性粉末(fěnmò)混凝土抗碳化性能試驗通過對五個優(yōu)化配合比的抗碳化性能試驗研究，混凝土的碳化均停留在試塊的表面，未進入混凝土試塊深層，其中碳化深度最大一組僅有4mm水泥:279kg/m3水泥:495kg/m3共三十五頁圖17膠凝材料(cáiliào)為400kg/m3時混凝土的碳化性能大摻量粉煤灰高性能混凝土研究碳化深度(shēndù)減小粉煤灰摻量減少水膠比降低共三十五頁無銹蝕(xiùshí)失重率<0.25％圖18混凝土中無銹蝕(xiùshí)鋼筋大摻量粉煤灰混凝土鋼筋銹蝕試驗共三十五頁

銹蝕(xiùshí)

弱強7mm12mm0.25％～0.40％0.41％(F4)0.45％(F28)0.79％(F28)鋼筋失重率圖19混凝土中銹蝕(xiùshí)鋼筋共三十五頁試驗(shìyàn)結(jié)論鋼筋保護層厚度(hòudù)為20mm時，水膠比在0.34～0.45，粉煤灰摻量在40%～60%，膠凝材料用量為400～480kg/m3的大摻量粉煤灰混凝土可以保證鋼筋不銹蝕。共三十五頁

(a)保護層為12mm(b)保護層為7mm圖20膠凝材料(cáiliào)為400kg/m3時的鋼筋銹蝕失重率大摻量粉煤灰高性能混凝土研究鋼筋銹蝕試驗共三十五頁

(a)保護層為12mm(b)保護層為7mm圖21膠凝材料(cáiliào)為480kg/m3時的鋼筋銹蝕失重率大摻量粉煤灰高性能混凝土研究鋼筋銹蝕試驗共三十五頁試驗(shìyàn)結(jié)論在膠凝材料(cáiliào