级粉煤灰对混凝土吸水性与抗氯离子渗透性的影响.docx

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级粉煤灰对混凝土吸水性与抗氯离子渗透性的影响

粉煤灰综合利用

FLYASHCOMPREHENSIVEUTILIZATION　

2009　NO.2

试验研究

Ⅱ级粉煤灰对混凝土吸水性与抗氯离子渗透性的影响

EffectofGradeIIFlyashonWaterAbsorptivityandChlorideResistingPropertiesSorptivityofConcrete

巫昊峰,刘宝举,白　轲,武华荟

（中南大学,土木建筑学院,长沙410075

　　摘　要:

研究了掺量、水胶比对混凝土吸水性以及混凝土抗氯离子渗透性能的影响。

试验结果表明:

Ⅱ级粉煤灰的掺入降低了混凝土的强度,在掺量较低时,可以改善混凝土抗氯离子渗透性能并降低吸水率。

水胶比的降低对提高混凝土强度,抗氯离子渗透性能和降低吸水率有利。

关键词:

混凝土;吸水性;抗氯离子渗透性;Ⅱ级粉煤灰

中图分类号:

TU528.32　　　文献标识码:

B　　　文章编号:

1005-8249（200902-0021

收稿日期:

2008-07-02

　　目前,工程中大多采用Ⅰ和Ⅱ级粉煤灰作为混凝土的掺合料。

由于Ⅰ级粉煤灰的供应有限,所以很多工程中均采用Ⅱ级粉煤灰作为掺合料配制混凝土。

氯离子是一种极强的阳极活化剂,当其渗透到钢筋周围达到一定浓度时,就会破坏钢筋表面钝化膜,造成钢筋发生电化学腐蚀,生成膨胀性产物体积增大,产生膨胀力使钢筋周围混凝土承受的拉应力超过混凝土抗拉强度时产生顺筋裂纹,最终导致混凝土保护层剥落、钢筋外露,钢混结构失去使用寿命

[1]

。

本文主要研究掺Ⅱ

级粉煤灰混凝土的吸水性与抗氯离子渗透性。

1　原材料与试验方法1.1　试验用原材料

原材料包括:

42.5级普通硅酸盐水泥（性能指标

见表1、湘潭电厂生产的Ⅱ级粉煤灰（45μm筛为15.3%,其化学成分如表2、砂（河砂,细度模数2.7,

中砂,Ⅱ区级配合格、石子（湖南长沙产5mm~20mm

石灰石碎石,级配合格、自来水。

表1　水泥性能指标

细度/80

μm安定性凝结时间/min初凝

终凝

抗折强度/MPa

3d28d抗压强度/MPa

3d28d2.5%合格

85

275

4.0

8.5

22.6

47.8

表2　粉煤灰的化学成分　　　　　　/%

SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3烧失量

55.09

25.18

8.74

2.11

0.98

0.91

6.98

1.2　混凝土配合比

试验配合比见表3。

A系列水胶比为0.38,B系

列为0.6,粉煤灰掺量同样依次为0、20%、40%、60%。

表3　混凝土配合比　　　　　/kg/m3

编号

水泥

水

粉煤灰

W/C砂子

碎石

A153920500.386271027A24312051080.386271027A33232052160.386271027A42162053230.386271027B134220500.67041149B2274205680.67041149B32052051370.67041149B4

137

205

205

0.6

704

1149

1.3　试验方法

混凝土氯离子渗透性能测试采用RCM法,测试混

凝土28d的氯离子渗透系数。

混凝土吸水率测试方法:

分别测试混凝土7d、28d的吸水率。

混凝土立方体在测试的前两天取出,切成两半,在105°C的烘箱内烘干至恒重,然后再放到干燥箱内冷却至室温。

浸泡在水中的侧面必须密封,以

・

12・

　2009　NO.2　　　　　　　　　粉煤灰综合利用

FLYASHCOMPREHENSIVEUTILIZATION

试验研究

保证水在混凝土中的一维迁移,且水位不超过试件底面5mm,试验装置见图1。

试验测量t=0min,20min,40min,80min,120min,160min,240min时试件累计吸水质量△W。

试件质量采用天平称量,精确到0.1g。

称量时,应抹去试件表面水,每次时间不应超过

30s[2]

。

混凝土的吸水率按下式计算:

i=△W/（Ar・ρ0式中:

i2试件的累计吸水率,m3

/m2

;△W2吸水质

量,kg;Ar2试件截面积,m2;ρ02

为水的密度,取1kg/m

3

。

图1　混凝土吸水测试装置

2　试验结果和分析2

.1　混凝土强度

图2　粉煤灰掺量和混凝土强度之间的关系

试验研究了水胶比分别为0.38和0.6时,粉煤灰

等量取代20%~60%水泥对混凝土强度的影响。

从图2可看出,随着粉煤灰掺量增加,混凝土的7d和28d强度呈下降趋势,由于水泥用量减少,且粉煤灰活性成分低于水泥;在早期水泥水化的Ca（OH2少,碱

度低,从而使粉煤灰的活性没有充分发挥出来,粗骨料与水泥浆基体间过渡区粘结强度不高,所以粉煤灰等量取代水泥使混凝土的早期强度降低。

即使在28d,掺Ⅱ级粉煤灰混凝土的抗压强度仍低于空白组。

2.2　混凝土氯离子扩散系数图3粉煤灰掺量和氯离子扩散系数之间的关系

　　由图3可知,随着水胶比从0.38增大至

0.6,氯离子扩散系数随之增大,且随着粉煤灰取代量的增加,氯离子扩散系数增大的速

率加快。

当水胶比增

大时,硬化水泥浆体的

毛细孔孔隙率会增大,

连通的毛细孔会增多,同时混凝土在拌和时,水会在集料表面形成一层水膜,使混凝土在水泥浆体与集料之间形成一个界面过渡区,其内部裂缝和连通孔隙会进一步使混凝土的渗透性增大,从而降低混凝土的抗氯离子渗透能力。

随着粉煤灰掺量的增加,当粉煤灰取代量不大于20%时氯离子扩散系数随之减小,说明混凝土抗氯离子渗透能力随之升高。

掺入适量粉煤灰可以对阻止氯离子在混凝土中的渗透速度,其主要原因是由于粉煤灰的二次水化使混凝土更加密实,同时,由于粉煤灰填充效应对提高混凝土的密实度也起到了一定的作用,但是当粉煤灰取代量超过20%时氯离子扩散系数反而增大,说明混凝土抗氯离子渗透能力随之降低。

由于粉煤灰的活性较低,当粉煤灰的掺量过大时其二次水化速度放慢,从而使混凝土的结构疏松,导致抵抗氯离子渗透性能降低。

2.

3　混凝土吸水性

图4　粉煤灰掺量和混凝土吸水率之间的关系

・

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粉煤灰综合利用

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2009　NO.2

试验研究

毛细管吸附是水在非饱和水泥基材料中迁移机制之一。

吸水率是一个比较容易测定的参数,较多研究者利用吸水率来评价混凝土耐久性能。

从图4可看出,当混凝土的龄期为7d时,随着粉煤灰掺量增加,混凝土的吸水率增大,这是由于低等级粉煤灰活性较低。

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还不明显,导致混凝土的结构疏松,造成了混凝土吸水率的增大。

低水胶比时混凝土的吸水率明显小于高水胶比的,而且粉煤灰的掺入对混凝土的影响也小的多,这主要是因为低水胶比可以降低混凝土的孔隙率、改善界面过渡层的性能。

当混凝土的龄期28d以后,水灰比较小的B组混凝土的吸水性随着粉煤灰掺量的增加而降低;但当粉煤灰掺量为60%时,混凝土的吸水率反而增大。

这主要是由于粉煤灰的二次水化效应开始产生效果,填充了混凝土中的孔隙。

当粉煤灰掺量过多时,可能是由于粉煤灰活性较低二次水化较慢,从而未能有效填充混凝土的孔隙,使混凝土的吸水率较大。

当混凝土的水灰比较大时,由于混凝土的孔隙率较大,其吸水率基本上还是随着粉煤灰掺量增加而增加。

3　结论

（1随着Ⅱ级粉煤灰掺量的增加,混凝土的强度呈下降的趋势,即使在28d时,混凝土抗压强度仍低于空白组。

（2随着水灰比的增大,混凝土的抗氯离子渗透性降低。

随着粉煤灰掺量的增加,在低水胶比的条件下,混凝土的抗氯离子渗透性能逐渐提高,到20%左右时达到最高。

（3在早期,随着粉煤灰掺量的增加,混凝土的吸水率逐渐增大。

当混凝土的龄期28d以后,水灰比较小的混凝土吸水率随着粉煤灰掺量的增加而降低,但当粉煤灰掺量达到60%时,混凝土的吸水率反而增大。

。

参　考　文　献

[1]　张平均,董荣珍,张莉,马保国.粉煤灰在耐氯离子侵蚀混凝土中

作用机理的研究[J].粉煤灰.2004（3:

14~15

[2]　TommyY.Lo,H.Z.Cui,AbidNadeemandZ.G.Li.Theeffects

ofaircontentonpermeabilityoflightweightconcrete[J].CementandConcreteResearch.2006,（10:

1874~1878

（上接第20页

浆的导热系数随干密度变化的幅度大,钢渣、珍珠岩和坚壳聚苯颗粒作为细骨料时的导热系数随干密度变化的幅度较小。

B系列导热系数与干密度符合二次关系,出现此情况原因在上文骨料不同配比对保温砌筑砂浆导热系数的影响中已有说明,这里不再赘述。

由以上关系可得出:

只要对保温砌筑砂浆的干密度做出相应的调整,就可以保证导热系数在所要求的控制范围之内。

3　结论

（1粒化高炉矿渣代砂保温砌筑砂浆具有轻质、高强、保温、抗冻性好、黏结强度高,和易性好、保水性好等特点,是一种理想的保温节能材料。

（2由于保温砌筑砂浆使用了大量的钢渣,既利用了工业废料,又保护了环境,而且成本低廉,具有显著的经济效益和社会效益。

（3细骨料决定着保温砌筑砂浆强度的高低,选用不同系列的细骨料,可配制出不同强度等级的保温砌筑砂浆。

（4细骨料对保温砌筑砂浆的导热系数影响较大,在相同条件下采用钢渣2膨胀珍珠岩2坚壳聚苯颗粒系列砂浆导热系数最小,钢渣2膨胀珍珠岩系列次之,钢渣2坚壳聚苯颗粒系列最大。

参　考　文　献

[1]　张继香,李启令,徐莉等.钢渣代砂建筑砂浆的性能研究[J],建

筑材料学报,2006（5:

623~626

[2]　黄智山,单春伟,杨旭.加气混凝土砌块砌筑保温砂浆的研制

[J].新型建筑材料,2000（3:

22~23

[3]　肖力光,张慧萍,赵路.保温砌筑砂浆的研制[J].保温材料与建

筑节能,2002（11:

35~38

[4]　葛勇,张宝生,于纪寿等.粉煤灰保温砌筑砂浆的研究[J].粉煤

灰综合利用,1997（1:

39~40

・

3

2

・