不同礦物摻合料對(duì)高性能混凝土碳化性能影響

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1、不同礦物摻合料對(duì)高性能混凝土碳化性能影響摘要:通過在C50高性能混凝土中以等量取代水泥用量的方法單摻粉煤灰、硅粉,雙摻粉煤灰硅粉,研究了不同摻合料及不同摻量對(duì)HPC碳化性能的影響。結(jié)果表明,粉煤灰取代水泥后,由于使混凝土中Ca(OH)2含量減少,會(huì)導(dǎo)致碳化深度增大,且摻量越大碳化速度越快,深度越大;硅粉在一定摻量范圍內(nèi)會(huì)使混凝土碳化深度有所減小,原因在于硅粉混凝土內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)高度密實(shí),抑制CO2的侵入;在15%粉煤灰的基礎(chǔ)上,摻量由小到大加入硅粉后,碳化深度較逐漸減小,復(fù)摻粉煤灰和硅粉,能使摻合料優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),克服單摻粉煤灰碳化深度大的缺點(diǎn)。關(guān)鍵詞:礦物摻合料高性

2、能混凝土碳化1、引言6碳化是混凝土中性化最常見的一種過程,它是空氣中的CO2與水泥石中的堿性物質(zhì)相互作用,使其成分、組織和性能發(fā)生變化,使用機(jī)能下降的一種復(fù)雜的物理化學(xué)過程[1]。碳化造成的最主要的危害就是降低混凝土的PH值,久而久之使其中的鋼筋失去堿性保護(hù),受到銹蝕,造成結(jié)構(gòu)破壞。因此,混凝土碳化是一個(gè)不可忽視的問題,也是評(píng)價(jià)混凝土耐久性的一個(gè)不可缺少的指標(biāo)。本文將通過試驗(yàn)研究不同摻合料及摻量對(duì)高性能混凝土碳化性能的影響規(guī)律。2、試驗(yàn)概述本試驗(yàn)選取一種設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C50的基準(zhǔn)配合比,在此基礎(chǔ)上固定水膠比（0.32）和膠凝材料總量（494Kg）,分別對(duì)水泥進(jìn)行1

3、0%,15%,20%,25%的粉煤灰等量取代和3%,6%,9%,12%的硅粉等量取代,以及固定粉煤灰取代量15%,變化硅粉取代量,共13組配合比,見表1。本文依據(jù)《普通混凝土長期性能和耐久性試驗(yàn)方法》(GBJ82-85)[2],對(duì)編號(hào)為S1～S13的13組不同配合比混凝土試件進(jìn)行了碳化試驗(yàn).采用混凝土快速碳化箱,設(shè)定一定CO2濃度、濕度、溫度對(duì)混凝土進(jìn)行碳化。試塊采用100mm×100mm×100mm立方體,達(dá)到養(yǎng)護(hù)齡期后,保留成型時(shí)兩側(cè)面,其余各面用石蠟密封,并在碳化面順長度方向用鉛筆以10mm間距畫出平行線,作為測(cè)定碳化深度的測(cè)量點(diǎn)。3、試驗(yàn)結(jié)果與分析各組

4、混凝土碳化試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。3.1粉煤灰HPC碳化試驗(yàn)結(jié)果分析不同摻量粉煤灰HPC碳化試驗(yàn)結(jié)果見圖1.圖1粉煤灰高性能混凝土各齡期碳化試驗(yàn)結(jié)果6由圖1可知,在同等環(huán)境條件（CO2濃度,溫度,濕度等）下,S1～S5各組曲線呈上升趨勢(shì),即隨著齡期的增長,碳化深度都不斷增大。在3d、7d、14d、28d、35d不同齡期時(shí),摻有粉煤灰各組試件碳化深度均大于基準(zhǔn)試件,且隨著粉煤灰摻量的增加,各齡期碳化深度也在增大。表明隨著摻量增大,混凝土抗碳化性能都隨之降低。另外可以看出,各曲線后期斜率變小,表明各組混凝土在早期碳化深度增長較快,中后期增長緩慢。粉煤灰作為礦物摻合料加入混

5、凝土中,對(duì)混凝土碳化深度的影響有兩面性[3]:一是粉煤灰的火山灰效應(yīng)、微集料效應(yīng)提高了混凝土的密實(shí)度,增加了氣體滲透的阻力,減慢了碳化速度,這是有利的一面;二是由于粉煤灰取代水泥,使水泥用量減少,混凝土單位體積內(nèi)水化生成的Ca(OH)2等堿性物質(zhì)總量減少,同時(shí)粉煤灰二次水化反應(yīng)又消耗部分Ca(OH)2,使得混凝土內(nèi)堿含量更低,勢(shì)必造成對(duì)CO2吸收能力的降低、碳化過程時(shí)間縮短、速度加快,導(dǎo)致混凝土抗碳化能力下降,這是不利的一面。事實(shí)上摻入粉煤灰的混凝土實(shí)際碳化過程就是在這兩種主要因素的綜合影響下進(jìn)行的,只不過第二種因素占據(jù)主要作用,粉煤灰的填充效應(yīng)不能彌補(bǔ)堿含量

6、降低造成的碳化深度增大,只能一定程度上延緩碳化時(shí)間而已。要消除粉煤灰摻入帶來的負(fù)面效應(yīng),就要有針對(duì)性的在混凝土中適量增加堿儲(chǔ)備,即提高Ca(OH)2含量,在不影響混凝土強(qiáng)度的前提下,可以說對(duì)抗碳化性能是有利的。可以考慮加入石灰或采用粉煤灰超量取代的方法。3.26硅粉HPC碳化試驗(yàn)結(jié)果分析不同摻量硅粉HPC碳化試驗(yàn)結(jié)果見圖2。圖2硅粉高性能混凝土各齡期碳化試驗(yàn)結(jié)果從圖2中可以看出,S6～S9各組試件隨著齡期的延長,碳化深度都在不斷增大,后期混凝土碳化速度增長趨勢(shì)緩慢。在3d、7d、14d、28d、35d各個(gè)齡期時(shí),隨著硅粉摻量從3%～12%的增大,混凝土碳化深度

7、逐漸變小,且都小于同齡期基準(zhǔn)混凝土。6硅粉和粉煤灰一樣,也是常作為活性礦物摻合料摻入混凝土中,但其活性很高,粒徑極小,對(duì)混凝土孔隙細(xì)化的程度要強(qiáng)于粉煤灰。本試驗(yàn)表明,在12%摻量范圍內(nèi),加入硅粉有利于提高混凝土抗碳化性能。硅粉對(duì)混凝土抗碳化性能的影響和粉煤灰類似,也是有兩面性。一是能發(fā)揮其微集料效應(yīng),細(xì)化填充孔隙,使得混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加致密,阻礙CO2氣體的滲透,這方面效應(yīng)要強(qiáng)于粉煤灰;二是硅粉摻入后,水泥用量減少,生成Ca(OH)2含量少,以及硅粉活性大,同樣消耗Ca(OH)2,使得混凝土內(nèi)堿含量減少,對(duì)抗碳化不利。與粉煤灰相比之下,硅粉的微集料填充效應(yīng)占主

8、要作用,加之硅粉總體摻量較小,即使混凝