水灰比對硫鋁酸鹽水泥基混凝土耐久性能的影響

魏偉，龐婭娜

（1. 山東省建筑材料工業(yè)設(shè)計研究院，山東 濟南 250022；2. 山東易方達建設(shè)項目管理有限公司，山東 濟南 250000）

0 前言

硫鋁酸鹽水泥自誕生以來，以其早強、高強、高抗?jié)B、高抗凍、耐蝕、低堿度等特點在各種工程（如沿海大橋、搶修路面等）中得到廣泛應(yīng)用[1-4]，特別是在冬季施工、水工工程、修補工程等特殊工程中應(yīng)用，更發(fā)揮出了其優(yōu)良的性能。但是，目前硫鋁酸鹽水泥混凝土研究相對較少[5-6]。

本文研究了水灰比對硫鋁酸鹽水泥基混凝土耐久性能（抗凍性和抗碳化性）的影響，以便為硫鋁酸鹽水泥在工程中應(yīng)用提供一定的技術(shù)指導(dǎo)。

1 原材料與試驗儀器

1.1 原材料

試驗所用的主要原材料：硫鋁酸鹽水泥（R·SAC 42.5），山東淄博產(chǎn)；S95 級礦渣，山東濟南濟鋼產(chǎn)；Ⅱ級粉煤灰，山東濟南黃臺電廠產(chǎn)；砂，黃砂，細度模數(shù)為 2.6，含泥量 2.1%，為山東萊蕪產(chǎn)；石子，5～25mm 連續(xù)級配碎石，濟南章丘某石料廠產(chǎn)。硫鋁酸鹽水泥，礦渣，粉煤灰，化學成分見表 1。

1.2 試驗儀器

混凝土攪拌機、混凝土振動臺、抗壓強度試件試模、抗凍性試件試模、萬能實驗壓力機、全自動抗凍儀、全自動抗碳化試驗機等。

2 試驗結(jié)果與分析

本文主要研究了水灰比對硫鋁酸鹽水泥基混凝土的抗凍性和抗碳化性的影響。其混凝土配合比及初始坍落度見表 2 所示。

2.1 水灰比對硫鋁酸鹽水泥基混凝土抗凍性能的影響

表3 為水灰比對硫鋁酸鹽水泥基混凝土抗凍性能影響的試驗結(jié)果。

從表 3 中可以看出：硫鋁酸鹽水泥基混凝土抗凍融循環(huán)次數(shù)隨著水灰比的增大，逐漸減少，即水灰比越大抗凍融循環(huán)次數(shù)越小，抗凍性能越差，如水灰比為 0.49的 1# 試樣 25 次就被凍壞，而水灰比為 0.33 的 4# 試樣抗凍融循環(huán)次數(shù)可達 100 次。從表 3 中還可以看出：隨著水灰比的增大，硫鋁酸鹽水泥基混凝土的相對動彈性模量逐漸減?。欢滟|(zhì)量損失先增加后減少，但至試樣凍壞其質(zhì)量損失都不是很大。這是由于水灰比越大，混凝土中的大孔變多，小孔變少，結(jié)構(gòu)的均勻性變差，即內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密性變差。因此，硫鋁酸鹽水泥基混凝土抗凍性隨著水灰比的增加逐漸降低。

表1 硫鋁酸鹽水泥、粉煤灰、礦渣的化學成分 wt.%

表2 不同水灰比的硫鋁酸鹽水泥基混凝土配合比和初始坍落度

表3 水灰比對混凝土抗凍性能的影響

2.2 水灰比對硫鋁酸鹽水泥基混凝土抗碳化性能的影響2.2.1 水灰比對硫鋁酸鹽水泥基混凝土碳化深度的影響

表4 和圖 1 是硫鋁酸鹽水泥基混凝土水灰比對碳化深度影響的試驗結(jié)果。

表4 水灰比對混凝土碳化深度的影響

圖1 水灰比對混凝土碳化深度的影響

從表 4 和圖 1 可以看出：硫鋁酸鹽水泥基混凝土碳化深度隨著水灰比的減少而降低，隨著碳化時間的延長而增大，即水灰比越小碳化深度越小，碳化時間越長碳化深度越大，這與普通硅酸鹽水泥基混凝土水灰比對碳化深度的影響規(guī)律相同。這是因為水灰比是影響混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重要因素，水灰比越大，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的孔隙越多，連通孔越多，混凝土越不密實，CO2在其中就越易擴散，因而碳化速度也就越快。

2.2.2 水灰比對硫鋁酸鹽水泥基混凝土碳化前后強度的影響

表5 和圖 2 為水灰比對硫鋁酸鹽水泥基混凝土碳化前后強度變化影響的試驗結(jié)果。

表5 水灰比對混凝土碳化前后強度的影響

從表 5 和圖 2 可以看出：硫鋁酸鹽水泥基混凝土未碳化的強度，在相同水灰比下隨著養(yǎng)護齡期的延長而增大，在相同養(yǎng)護齡期下隨著水灰比的減小而增大。從圖2 中還可以看出：硫鋁酸鹽水泥基混凝土碳化的強度，在相同養(yǎng)護齡期下隨著水灰比的減小而增大；而在相同水灰比下與碳化齡期關(guān)系復(fù)雜，當水灰比為 0.49～0.38時，碳化后的強度低于未碳化的強度，特別是水灰比為0.49 的比效明顯，當水灰比為 0.35～ 0.33 時，碳化后的強度高于未碳化的強度，這可能是造成水灰比對硫鋁酸鹽水泥基混凝土抗碳化性能影響的原因，即硫鋁酸鹽水泥基混凝土水灰比越低其抗碳化能力越高。

圖2 水灰比對混凝土碳化前后強度的影響

3 結(jié)論

（1）硫鋁酸鹽水泥基混凝土抗凍融循環(huán)次數(shù)隨著水灰比的增大，逐漸減少，即水灰比越大抗凍融循環(huán)次數(shù)越小，抗凍性能越差。

（2）硫鋁酸鹽水泥基混凝土碳化深度隨著水灰比的減少而降低，隨著碳化時間的延長而增大。

（3）硫鋁酸鹽水泥基混凝土未碳化的強度，在相同水灰比下隨養(yǎng)護齡期的延長而增大，在相同養(yǎng)護齡期下隨水灰比的減小而增大；硫鋁酸鹽水泥基混凝土碳化的強度，在相同養(yǎng)護齡期下隨著水灰比的減小而增大。