風積沙混凝土孔隙結構分析研究

吳俊臣 褚菁晶

內蒙古建筑職業(yè)技術學院 建筑工程與測繪學院 內蒙古 呼和浩特 010070

1 引言

中國每年需要耗費巨量的混凝土材料，天然河砂過度開采，砂資源日趨枯竭，西北地區(qū)蘊含巨大的沙漠沙資源，采用沙漠沙替代河砂拌制混凝土并廣泛應用于工程無疑具有巨大的經濟與社會效益，筆者近幾年對風積沙混凝土的耐久性能展開了深入的研究[1，2]。

混凝土的孔隙結構參數如平均孔徑、最可幾孔徑、氣泡間距和孔徑分布對混凝土的耐久性能產生重要影響。針對不同風積沙替代量的混凝土，分析了不同摻量風積沙混凝土在標養(yǎng)28d后的微觀孔隙參數，深入探討了風積沙混凝土的孔隙結構特征，為風積沙混凝土的耐久性能的深入研究以及工程應用提供理論參考。

2 材料與方法

風積沙混凝土中的風積沙采用內蒙古西部庫布齊沙漠地區(qū)的沙漠沙（細度模數0.7），風積沙替代天然河砂比例分別為20%、40%、60%、80%、100%，普通混凝土作為對比組。6組混凝土強度等級均為C25。按照“硬化混凝土氣泡間距系數檢測方法”，對標養(yǎng)28d后的風積沙混凝土試樣置于顯微鏡下進行氣泡間距分析。

3 結果分析

表1為不同摻量風積沙混凝土在標養(yǎng)28d后的孔隙參數。氣泡比表面積和平均氣泡直徑是表征混凝土內氣泡大小的重要指標，當含氣量接近時，氣泡數量越多，氣泡平均直徑就越小，比表面積就越大。6組混凝土的含氣量相差不大，但平均氣泡直徑差異明顯，100%摻量風積沙混凝土最大，60%摻量的風積沙混凝土較小。不同的風積沙摻量混凝土在水化過程中，摻量大于60%的風積沙混凝土形成許多大小不一且獨立的毛細孔和大孔，100%摻量時達到最大，內部較多的獨立大孔隙結構導致測得的平均氣泡直徑偏大。6種不同混凝土內部孔隙尺寸均比較大；風積沙摻量大則混凝土的孔隙含量也大，100%摻量的內部孔隙含量最大，但主要是獨立性大孔，氣泡間距系數最小，對抗凍性有利。

表1 標養(yǎng)28d后的各摻量風積沙混凝土試件的氣泡參數

氣泡間距系數是影響硬化后的混凝土抗凍性最重要的因素，因此它是評估混凝土抗凍性能好壞的重要指標，氣泡間距系數越大，平均氣泡間距就越大，則硬化混凝土內毛細孔中的水在低溫結冰過程中產生的靜水壓和滲透壓就越大，混凝土的抗凍性就越差。因此混凝土中風積沙摻量越大，氣泡間距系數越小，平均氣泡間距就越小，因此按照孔隙參數得到大摻量的風積沙混凝土抗凍性好。

圖1為不同風積沙摻量混凝土養(yǎng)護28d后的孔隙百分比。凝膠孔含量隨風積沙摻量的增加呈遞增，過渡孔含量在風積沙摻量為60%時達到最大，摻量小于或大于60%時呈現遞減趨勢；毛細孔含量隨著風積沙摻量增加呈遞減趨勢，在摻量為80%時達到最小，大孔含量隨著摻量增加呈遞增趨勢，在100%摻量時達到最大，風積沙摻量為60%時大孔含量最小。

圖1 風積沙混凝土標養(yǎng)28d后的孔隙百分比

4 結論

標養(yǎng)28d后的6組風積沙混凝土，風積沙摻量越大，內部孔徑越大，氣泡平均間距也越大。摻量大的風積沙混凝土的毛細孔數量減小，大孔數量增加，孔隙結構中的小孔隙數量越多，混凝土組織結構越密實，對混凝土的抗凍性能越有利。