浆状矿物掺合料混凝土的耐久性

水泥混凝土作为大量应用的工程材料,其与环境的相互作用及耐久性是其重要的工程性质之一。混凝土耐久性的好坏直接关系到混凝土结构功能的实现和服务年限的长短。

混凝土的体积稳定性、抵抗侵蚀介质渗透及腐蚀的能力对其耐久性具备决定性的影响。许多文献均显示,混凝土诸多耐久性破坏均涉及侵蚀介质离子在混凝土内的迁移渗透,混凝土材料阻碍侵蚀介质在其内部迁移能力(扩散阻碍性能)的优劣直接关系到混凝土的综合耐久性;而混凝土自身因收缩变形而产生的微裂缝通常变成侵蚀介质离子进入混凝土内部的快速通道,加速侵蚀介质的渗透而促进混凝土的耐久性破坏,混凝土收缩裂缝的产生及发展还可能导致混凝土整体性丧失,干扰混凝土结构功能的实现;此外,即使混凝土具备较高的扩散阻碍性能和较好的体积稳定性,但侵蚀介质离子很容易在混凝土表面与其组分反应,导致混凝土出现层剥破坏和水化产物分解,使混凝土耐久性出现过早劣化,因而混凝土的抗化学侵蚀性能也是混凝土重要的耐久性之一。因此,为深入研究浆状掺合料混凝土的综合耐久性,以下对浆状掺合料混凝土的抗氯离子渗透性能、干燥收缩性能以及抗海水侵蚀性能进行研究。

为与混凝土力学性能研究相应,耐久性研究对比组混凝土单方水泥用量定为450kg,水胶比为0.4.砂率为40%,外加剂掺量为胶结材0.7%,混凝土配合比为水泥:水:砂:石=1:0.4:1.57:2.36.矿物掺合料掺量与混凝土力学性能研究的中等掺量相应,以38%等体积掺量内掺方式掺入,并保证单方胶凝材料总体积量不变,相当于掺粉煤灰时其质量掺量为30%且胶凝材料总量为397kg,掺矿渣时其质量掺量为36%且胶凝材料总量为438kg(注:水泥、粉煤灰和矿渣的相对密度分別为3.10、2.10和2.89)。掺矿物掺合料的混凝土外加剂基本掺量为胶结材质量0.7%。为保证混凝土的流动性,外加剂掺量可适当调整。

另外,由于矿物掺合料复合超叠加效应的发挥,不仅与各组分的化学活性有关,还与各组分的细度匹配有关。因而,在制定复合浆状掺合料混凝土耐久性实验方案时,对不同矿物掺合料进行了粒径匹配设计。在复合浆状掺合料中,粉煤灰和矿渣的体积掺量是相等的,通过分別改变粉煤灰、矿渣的细度,探究不同浆状掺合料不同细度的复合对其混凝土耐久性能的干扰。

按上述耐久性实验思路,研究了细度对不同浆状掺合料混凝土耐久性的影响,对粉煤灰、矿渣复合浆状掺合料的混凝土耐久性进行了探究;在此基础上,对干法和湿法粉磨处理的矿物掺合料混凝土的耐久性进行了对比研究,并考察了长时间(90d)放置对粉煤灰浆状掺合料混凝土耐久性的干扰。表5.1为设计的耐久性实验胶凝材料掺量方案及测得的新拌混凝土工作性。耐久性实验原材料除粗集料采用5~15mm的碎石外,其余均与混凝土的力学性能实验相同。


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