研究粉煤灰对渗透性能的影响

　　摘要：本文从C60 强度等级的混凝土选取 28d 和 90d 两个龄期，对各个龄期的圆柱体混凝土试块(Φ100mm×50mm)采用快速氯离子渗透测试法，参照相关规程 ASTMC1202-97 测定通电 6h 的库仑电量，分析评价混凝土的抗氯离子渗透性能。

　　关键词：粉煤灰;混凝土;渗透性能;影响

　　1.在水胶比一定的条件下，研究比较不同龄期时混凝土的电通量随粉煤灰掺量的变化关系

　　对于水胶比为 0.30 的不同粉煤灰掺量的 C60 混凝土，在各个配合比的情况下其 90d 库仑电量都要明显低于 28d 的数值，说明混凝土材料中的胶凝组分的活性发挥是一个缓慢的过程，较长龄期的养护有利于获得更高的耐久性能。对于 28d 龄期的情况，基准混凝土的电通量最低，为 827.6C;掺入10%粉煤灰的混凝土其 28d 测得的电通量最高，其数值为 1111.3C;随着混凝土组分中粉煤灰掺量的继续增加，电通量又略微下降，分别为 1009.05C 和 853.6C。这种结果产生的原因可能是 28d 龄期基准混凝土的水化程度高于掺粉煤灰的混凝土，与粉煤灰的颗粒填充效应相比，前者对抗渗性的贡献在这一龄期更为明显;另一方面，虽然粉煤灰的掺入降低了早期抗渗性，但随着掺量的增加其填充效应得以表现出来，库仑电量逐渐减小，抗渗性提高。

　　对于 90d 龄期的情况，基准混凝土的电通量在各个配合比中最高，其数值为601.47C。尽管随着龄期的延长基准混凝土的电通量也在减小，但仍然是从 28d 龄期时的最小值变化到 90 龄期时的最大值，这同样也说明了粉煤灰在早期没有完全参与水化，活性没有得到充分发挥。对于三种掺有不同掺量粉煤灰的 C60 混凝土，其电通量值从 28d 到 90d 降低显著，其中掺入 15%粉煤灰的混凝土其 90d 库仑电量最低，仅为 244.75C，较其 28d 的电通量 1009.05C 降低了 75.7%，较基准混凝土的 90d 电通量少了 59.31%。这与强度发展规律相互印证，说明 15%粉煤灰掺量时颗粒的填充效应和二次水化效应的叠加效果对整体密实度的提高更为有利，表现为强度及抗渗性均在此刻出现极值。

　　总之，对于 0.30 水胶比条件下的掺有不同掺量粉煤灰的 C60 混凝土，其 90d龄期电通量仅为 300 左右，说明了渗透性极低，此配合比的混凝土具有极好的抗氯离子渗透性能，其中以掺 15%粉煤灰的配比最为显著。水胶比为 0.33 的 C60 混凝土在各个配合比情况下的 90d电通量均明显小于 28d 的电通量数值。在 28d 龄期时，四个配合比的电通量都大于 1000C，其中基准混凝土的电通量最大为 1652.8C。在 90d 龄期时，各配合比混凝土的电通量都小于 1000C，其中仍以基准混凝土的电通量最高，其数值为956.43C。值得注意的是，水灰比为 0.33 的掺入不同掺量粉煤灰混凝土在 28d 龄期即表现出对抗渗性的改善作用，这可能是因为水灰比的增大致使混凝土内部的孔隙结构增多，有利于粉煤灰颗粒的均匀分散及其颗粒填充作用更好的发挥，同时其水化程度因自由水量的增加而获得提升，两者共同作用使掺粉煤灰混凝土的早期抗渗性得以提高。

　　三种掺入不同粉煤灰掺量的 C60 混凝土配合比的电通量数值在 90d 龄期急剧降低。其中掺入 10%粉煤灰的配合比 90d 电通量为 502.77C，较基准混凝土降低了约 47.43%，掺有 15%和 20%粉煤灰的混凝土电通量降低幅度更为显著，在 90d龄期的数值分别为 393.67C，385.75C，分别较 28d 龄期的数值降低了 67.9%和69.0%，较同龄期的基准混凝土分别降低了约 58.84%和 59.67%。通过试验结果也说明了在 0.33 水胶比的掺有低掺量粉煤灰的 C60 混凝土在较长龄期也能拥有非常好的抗渗性能，其中以掺 20%粉煤灰的配合比最为显著。这可能是因为在 0.33 水胶比时，其凝胶孔较 0.30 水胶比的孔径尺寸大，20%粉煤灰掺量的后期水化产物要多于 15%掺量的情况，能够更好地填充孔隙间隙，从而拥有更好的抗渗性能。

　　2.在养护龄期一定的条件下，研究比较不同水胶比时混凝土的电通量随粉煤灰掺量的变化关系

　　在 28d 龄期时，两种水胶比条件下的不同配合比的 C60 强度等级混凝土的库仑电量。可以看出，水胶比为 0.30 的 28d 电通量都要小于水胶比为0.33 的混凝土电通量数值。其中基准混凝土差异最大，水胶比为 0.33 的库仑电量为 1652.87C，而水胶比为 0.30 的基准混凝土其电通量仅为 827.6C，是前者的50%。掺入粉煤灰以后的两种水胶比的混凝土电通量差别都有所减小，其中掺10%粉煤灰的最为接近，后者是前者的 87.5%。还可以看出，在 28d 龄期时水胶比为 0.33 的基准混凝土电通量最高，而 0.30 水胶比的基准混凝土电通量值最低。

　　在 90d 龄期掺入不同含量粉煤灰的 C60 混凝土，其在各个配合比的情况下都是水胶比为 0.30 的混凝土电通量小于水胶比为 0.33 的混凝土，且电通量数值都在 1000C 以下，说明在 90d 龄期时两种水胶比的各个配合比的 C60 混凝土均具有较好的抗氯离子渗透性。两者都是基准混凝土的电通量数值最高，随着混凝土组分中粉煤灰含量的逐渐增加，0.33 水胶比的电通量数值表现为逐渐下降趋势。对于 0.30 水胶比的是掺有 15%粉煤灰的 C60 混凝土电通量最低，在 90d 电通量数值仅为 244.75C。两种水胶比的混凝土的电通量随着粉煤灰掺量变化具有相似的规律。

　　总之，在各个龄期各个配合比条件下，水胶比的减小不仅对强度的提高起到了至关重要的作用，同样极大地减少了混凝土试件测试中通过的 6h 库仑电量，表明较低水胶比的混凝土提供了较低的渗透性，即拥有更高的抗渗性能。其中以0.30 水胶比掺有 15%粉煤灰的配合比在 90d 龄期的效果最为显著。考虑到混凝土材料中细微颗粒的粒径分布制约着水泥石的结构组成，从而影响着水泥石的性能。设想当这些颗粒的分布达到很高的堆积密度时就可以得到更密实的混凝土结构，本文试验基于紧密堆积理论计算出理想的水泥颗粒最紧密堆积累积分布，然后比较掺有不同掺量粉煤灰的水泥的累积分布。

　　参考文献：

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　　[2] Mehta PK, Monteiro PJM. Concrete:microstructure properties and materials. 3rded. NewYork: Mc Graw-Hill Companies Inc.; 2006.

　　[3] Pierre-Claude Aitcin. Cements of yesterday and today Concrete of tomorrow.Cement and Concrete Research. 2000, (30).