浅议粉煤灰和矿粉对高强混凝土耐久性的影响周益新--中国期刊网

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浅议粉煤灰和矿粉对高强混凝土耐久性的影响周益新

发表时间：2020/5/21 来源：《基层建设》2019年第34期作者：周益新

[导读] 摘要：目前，国家一直高度重视混凝土的耐久性。利用重要技术方法来制备耐久性混凝土是添加矿物外加剂，以减少水泥的量，减少由于水泥水化热的混凝土裂缝，进而使混凝土的耐久性以及混凝土的密度和体积稳定性得到有效提高。

        苏州交通工程集团有限公司江苏苏州 215000
        摘要：目前，国家一直高度重视混凝土的耐久性。利用重要技术方法来制备耐久性混凝土是添加矿物外加剂，以减少水泥的量，减少由于水泥水化热的混凝土裂缝，进而使混凝土的耐久性以及混凝土的密度和体积稳定性得到有效提高。建筑业一直过于注重混凝土的强度并不足以对耐用性，一些混凝土结构物受损过早，因此需要花费一大笔钱来修复它们。
        关键词：粉煤灰；矿粉；高强混凝土；耐久性
        1 引言
        为了提高混凝土结构的耐久性暴露于室外空气和腐蚀环境,研究人员开发的高性能混凝土具有含水率低、掺合料效率高、矿物掺合料用量大等最重要的特点。结果表明，掺合料可以使后期混凝土的强度以及混凝土的耐用性和体积稳定性得到有效提高。降低了混凝土的水化热、渗出和离析，提高了混凝土的和易性，提高了抗酸、碱腐蚀和抗碱固化的反应能力。作者研究了粉煤灰和矿物粉对混凝土耐久性的影响。重要的基础设施通常具有约50至100年的使用寿命，因此需要具有良好耐久性的建筑材料，作为最大的建筑材料，混凝土的耐久性是最令人关注的问题。大量的实践表明，传统混凝土在使用时并不总是像最初设想的那样耐用。
        2 粉煤和矿粉对混凝土中的作用
        2.1 交互作用
        不同的粉体，如水泥、粉煤灰和矿粉，将会有化学和物理的相互作用。例如，粉煤灰的活化剂Ca(OH)2是由水泥水化作用产生的。水解活性粉煤灰可以进一步促进非水化水泥的水化。混凝土坍落度损失随时间变化的原因之一是随着水化反应的进行，减水剂的浓度会降低，结果表明，具有较大表面积和不规则小多孔海绵的微球可以吸附该混合物，属于理想的混合物载体。在很短的时间内,减水剂吸附在粉煤灰水化反应不发挥作用。随着粉煤灰水化作用的消除，新拌粉煤灰混凝土的坍落度损失随着时间的推移而减小。目前，水泥的碱含量越来越高。利用粉煤灰可以大大节省水泥熟料和抑制碱骨料反应:消费大量的Ca哦2粉煤灰的水化过程会降低混凝土的防腐成分。因此，混凝土的抗化学性能比普通混凝土好得多。与此同时，收缩和其它变形性能均优于普通混凝土。

图1 普通硅酸盐水泥混凝土试验结果比对图

        图2 高抗硫水泥混凝土试验结果
        2.2 化学作用
        由于粉煤灰的水化反应比水泥在室温下的水化反应慢，用粉煤灰代替的水泥的早期强度得到补偿，因此混凝土的早期强度随着粉煤灰含量的增加而降低。粉煤灰的活性部分随着时间的推移与水泥水化生成的Ca(OH)2反发生反应，形成大量水合硅胶。在生长过程中，粉煤灰的一些水化产物也会延伸到空隙中，填满空隙，破坏边界区域Ca(OH)2的优选取向，大大改善界面面积，促进后期混凝土的强度增长。
        2.3 物理作用
        虽然粉煤灰和矿粉的颗粒在混凝土中分布很均匀，但其微级配的填充效果和形成合理的水泥颗粒，从而减少了补水量和叠加状态系统的影响，增加了混凝土的堆积状态。同时，飞灰和矿物粉末降低混凝土的水化速度，减少因混凝土水化热，并有助于防止混凝土的温度裂纹的温度上升，无泌水偏析，结构和表面性能良好，抗渗、抗冻性好。体积密度和湿度的降低使新拌混凝土工作良好，硬化混凝土的微观组织更加均匀，紧凑。
        3 粉煤灰和矿粉对混凝土的影响
        3.1 粉煤灰与矿粉对混凝土长期强度的影响分析
        粉煤灰和矿物粉可以在一定程度上改善新混凝土的性能，尤其是粉煤灰可以改善混凝土的性能。主要原因是粉煤灰和矿粉均为玻璃状因此可减少水分。粉煤灰作为球形玻璃体，更有利于提高混凝土的可加工性。粉煤灰混凝土或矿物粉煤灰混凝土的早期强度有所下降，并随粉煤灰混凝土含量的增加而增加，早期强度大大降低。同时，矿粉混凝土的强度高于粉煤灰混凝土。尽管空白试样混凝土的强度在28天内具有明显的优势，然而，混凝土的强度与矿物粉末混合和飞灰与逐渐赶上或甚至超过空白样品的28天之后的强度。当在180天龄而粉煤灰的最大含量为36％时，混凝土强度高于空白混凝土。粉煤灰混凝土的长期强度增加最快，最大增长率达167％。矿粉的活性比粉煤灰好。混凝土的强度与相同数量的矿物粉高于粉煤灰混凝土的早期和晚期阶段,但增加的范围略低于粉煤灰混凝土。在早期或后期，矿物粉末混凝土的强度比粉煤灰混凝土高，但强度的增长率比粉煤灰混凝土略低。掺合料混凝土的后期强度增长比空白混凝土的更大。
        3.2 对混凝土抗渗性的影响
        由于粉煤灰的作用提高了混凝土的孔隙结构，减小了大孔径，混凝土结构紧凑，提高了高强度混凝土的抗渗性。从混凝土的不渗透性看，掺有大量粉煤灰和矿粉的混凝土的不渗透性等级可达P20，充分利用了粉煤灰和矿粉的“火山灰效应”和“微骨料效应”。增强混凝土与骨料之间的粘结，提高混凝土的抗渗性和微结构，降低水泥浆的孔隙率，提高混凝土的密实度。
        3.3 对混凝土抗硫酸性能影响
        从图1.2可以看出，不同种类的水泥、混凝土的强度等级和相应比例的粉煤灰和矿物粉混合成混凝土。硫酸袭击的频率是150,而抗压强度降低了。高硫的抗硫酸盐水泥混凝土比普通混凝土,和30%的矿物粉c30s75和矿物粉c30s95明显高于普通混凝土。干态和湿处理后与硫酸，C30混凝土的强度下降幅度大于C40混凝土。混凝土材料的强度取决于水灰比。高强度混凝土材料具有低水灰比和低内部孔隙率，材料致密，抗硫酸盐腐蚀。与实验组相比,C40混凝土强度越高，抗硫酸性能越好。高电阻可以显著提高混凝土的抗硫酸盐水泥,掺合料和水泥高电阻的组合可以进一步改善混凝土的抗硫酸盐。粉煤灰的加入在一定程度上改善了混凝土的抗硫酸盐侵蚀性，但效果不如S95。矿粉对混凝土的抗硫酸盐侵蚀有不良影响。
        3.4 对混凝土抗冻性的影响
        掺加或不掺加外加剂的混凝土具有良好的抗冻性能。300次冻融后混凝土的动态模量超过80%,也就是说,混凝土的耐冻性水平远高于F300。矿粉混凝土的抗冻性略好于粉煤灰混凝土的抗冻性。相对动态弹性模量随粉煤灰或矿粉含量的增加而略有降低，但当粉煤灰或矿粉含量分别达到14%和25%时，相对动态弹性模量略有降低，粉煤灰或矿粉含量达到36%时，相对动态弹性模量大大降低。因为飞灰和矿物粉末的二次水化的，混凝土与飞灰和矿物粉末混合的强度比水泥的高，到达混凝土的主体的强度水平和具有较强的抗冻性。当粉煤灰的含量达到36％，混凝土的耐冻性会因为高含量的粉煤灰、水泥含量低和低强度在28天。
        4 结语
        在当今一种广泛使用的建筑材料是混凝土。混凝土在腐蚀性环境中的长寿命是混凝土耐久性的主要问题。混凝土具有大量的骨料，水泥和水以及其他自然资源。工业过程消耗大量的自然资源,占全球7%的温室气体排放。因此，为了提高混凝土的耐久性和耐久性，近几十年来，人们对粉煤灰、矿粉等辅助胶凝材料进行了广泛的研究。
        参考文献
        [1]周州.用粉煤灰制备轻质高强混凝土的试验研究[D].西安建筑科技大学,2018.
        [2]丁婧楠.高掺合料高强混凝土材料耐久性及受弯梁抗冻性研究[D].东北电力大学,2017.
        [3]张科迪.矿渣微粉对混凝土力学和耐久性能的影响[D].浙江工业大学,2014.
        [4]刘纯林.粉煤灰掺量对C50混凝土性能的影响[J].低温建筑技术,2009,(7):13-15.