不同礦物摻合料對(duì)C50混凝土耐久性能影響研究

李 剛

(甘肅智通科技工程檢測(cè)咨詢(xún)有限公司，甘肅 蘭州730050)

0 引言

隨著公路建設(shè)行業(yè)的快速發(fā)展，混凝土的應(yīng)用也越來(lái)越成熟，C50混凝土在高速公路上應(yīng)用廣泛。西北地區(qū)對(duì)高標(biāo)號(hào)混凝土的礦物摻合料使用相對(duì)保守，建設(shè)業(yè)主單位、施工單位等認(rèn)為添加過(guò)多礦物摻合料會(huì)導(dǎo)致高標(biāo)號(hào)混凝土強(qiáng)度降低，承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)較大。因?yàn)橘|(zhì)量評(píng)定主要以抗壓強(qiáng)度作為標(biāo)準(zhǔn)，礦物摻合料摻量增加會(huì)導(dǎo)致混凝土早期強(qiáng)度降低，但對(duì)混凝土耐久性能會(huì)有顯著提高?；诖?，本文就摻礦物摻合料后混凝土耐久性能展開(kāi)研究，為相關(guān)的建設(shè)單位提供參考。

1 原材料

C50混凝土屬于高性能混凝土，但是由于部分地區(qū)地理環(huán)境惡劣，就對(duì)于混凝土的理性性能、工作性能以及耐久性能都提出了一些特殊的要求[1]。而礦物摻和料是配制高性能混凝土的必要材料之一，有人稱(chēng)其為制作高性能的混凝土功能性的組分材料，其結(jié)合符合膠凝效應(yīng)、誘導(dǎo)激活效應(yīng)、表面的微晶化效應(yīng)、界面耦合效應(yīng)和微集料效應(yīng)等，不僅可以有效改善混凝土的力學(xué)性能和工作性能，還能改善混凝土的耐久性。

本項(xiàng)目試驗(yàn)使用的原材料就地取材，水泥、礦物摻合料、外加劑經(jīng)過(guò)嚴(yán)格檢測(cè)，符合規(guī)范要求，各類(lèi)材料具體檢測(cè)性能如表1～4所示。

表1 P·O42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥的物理力學(xué)性能指標(biāo)

表2 粉煤灰物理化學(xué)性能指標(biāo)

表3 粒化高爐礦渣粉物理化學(xué)性能指標(biāo)

表4 硅灰物理化學(xué)性能指標(biāo)

外加劑：采用聚羧酸高性能減水劑。

河砂：含泥量1.4%，泥塊含量0.2%，級(jí)配良好的Ⅱ區(qū)中砂。

碎石：5～20 mm碎石，級(jí)配良好，壓碎值17.9%，含泥量0.6%，針片狀4.8%。

2 配合比設(shè)計(jì)

配合比設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照《JGJ55-2011 普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》進(jìn)行，設(shè)計(jì)方案及不同齡期抗壓強(qiáng)度結(jié)果如表5所示。

表5 混凝土配合比設(shè)計(jì)

在探討不同的礦物摻入期間需要進(jìn)行科學(xué)的配比設(shè)計(jì)，以此來(lái)探討不同配合比下的混凝土抗壓強(qiáng)度，從表5可以看出，雙摻粉煤灰和礦渣粉的配比方案中，混凝土在28 d之后其抗壓強(qiáng)度逐漸比其他配合比所展現(xiàn)的抗壓強(qiáng)度要高，并且在90 d達(dá)到頂峰值為67.4，這與基準(zhǔn)所實(shí)現(xiàn)的混凝土抗壓強(qiáng)度相比高出4.4。另外，在摻入礦物混合料期間，三摻所形成的混凝土其抗壓強(qiáng)度最低。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)混凝土配合比期間需要以雙摻為主，除非遇到特殊情況再選擇其他摻入混合料的形式。

3 礦物摻合料對(duì)混凝土耐久性能影響分析

通過(guò)對(duì)混凝土耐久性能進(jìn)行測(cè)試得到測(cè)試結(jié)果，具體結(jié)果如圖1～7所示。

1)對(duì)混凝土干縮性影響。由圖1可以看出，在加入礦物摻合料28 d后，雙摻粉煤灰和礦渣粉混凝土干縮率最低，三摻礦物摻合料導(dǎo)致混凝土干縮率升高，主要是因?yàn)榧尤氲墓杌冶旧砘钚暂^高[2]。

圖1 混凝土干縮性能測(cè)試結(jié)果

2)對(duì)混凝土開(kāi)裂性能的影響。如圖2所示，在混凝土開(kāi)裂性能測(cè)試結(jié)果中可以看出，雙摻粉煤灰和礦渣粉混凝土的抗開(kāi)裂性能較高，三摻礦物摻合料導(dǎo)致混凝土抗開(kāi)裂性能下降，這是因?yàn)榧尤氲墓璺刍钚暂^高。

圖2 混凝土開(kāi)裂性能測(cè)試結(jié)果

3)對(duì)混凝土電通量值的影響。電通量是用來(lái)快速評(píng)價(jià)混凝土的滲透性，也就是混凝土抵抗氯離子的滲透能力[3]。由圖3分析可知，加入不同礦物摻和料之后，混凝土的電通量逐漸降低，這表明其抵抗氯離子的滲透能力逐漸提升。

圖3 混凝土電通量值測(cè)試結(jié)果

4)對(duì)混凝土碳化深度的影響?；炷恋奶蓟侵富炷了艿降幕瘜W(xué)腐蝕，在空氣中的二氧化碳進(jìn)入到混凝土內(nèi)部與堿性物質(zhì)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)生成碳酸鹽和水之后，導(dǎo)致混凝土的堿性減低，并且也可增加混凝土孔溶液中的氫離子數(shù)量，進(jìn)而會(huì)減弱其對(duì)于鋼筋的保護(hù)作用。而由圖4可以明確的是，加入礦物摻入料之后，混凝土的碳化深度逐漸降低，這也表示二氧化碳滲入量逐漸減少，進(jìn)而減少混凝土內(nèi)的堿性反應(yīng)，提升其保護(hù)鋼筋的強(qiáng)度[4]。

圖4 混凝土碳化深度測(cè)試結(jié)果

5)對(duì)混凝土彈性模量的影響?；炷恋膹椥阅Ａ渴侵富炷恋膲嚎s應(yīng)力和應(yīng)變的比值，該比值越高，說(shuō)明混凝土的密實(shí)性越強(qiáng)。由圖5可以看出，加入礦物摻合料之后，混凝土的彈性模量在逐漸提升，這也表示礦物摻和料能夠改善混凝土的空隙結(jié)構(gòu)，以此增加混凝土的密實(shí)性。

圖5 混凝土彈性模量測(cè)試結(jié)果

6)對(duì)混凝土抗凍性能的影響。從圖6可以直觀(guān)地看出，隨著混凝土加入不同的礦物摻合料之后，其整體的抗凍性能逐漸提升，這也表示混凝土在低溫環(huán)境下也可長(zhǎng)期穩(wěn)定使用[5]。

圖6 混凝土抗凍性能測(cè)試結(jié)果

7)對(duì)混凝土耐磨性能的影響。由圖7可知，加入不同的礦物摻合料對(duì)于混凝土耐磨性能有著極大的影響，而隨著其耐磨性能的降低，表示其抗耐磨能力的提升，由此可延長(zhǎng)混凝土的使用壽命，也間接地提升其建筑成品的質(zhì)量和使用壽命。

圖7 混凝土耐磨性能測(cè)試結(jié)果

4 結(jié)語(yǔ)

不同礦物摻合料的添加，明顯改善了混凝土的耐久性能，摻粉煤灰和礦渣粉情況下，混凝土耐久性能較優(yōu)，有利于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的長(zhǎng)期發(fā)展。但摻粉煤灰、礦渣粉、硅灰的混凝土早期收縮與開(kāi)裂性能較差，其原因?yàn)楣杌业脑缙诨钚暂^高。礦物摻合料的添加可以有效改善混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)，增加混凝土的密實(shí)性，降低水化熱，改善混凝土的和易性。