浅谈粉煤灰对混凝土耐久性能的影响

浅谈粉煤灰对混凝土耐久性能的影响内容提要：本文文阐述了粉煤煤灰对混凝土土性能的影响响,介绍了实际际工程中大掺掺量粉煤灰混混凝土取得的的效果，讨论论了粉煤灰混混凝土的应用用问题.粉煤灰在混混凝土中的作作用,不仅仅是一一种经济的掺掺合料,而且是混凝凝土中的一种种功能性材料料.它可以改善善混凝土内部部结构,提高混凝土土的耐久性.关键词：粉煤灰灰耐久性电通量量引言：混凝土作作为最大宗的的建筑材料用用于工程建设设迄今已有150年之久。在在混凝土技术术发展初期，人人们把主要精精力集中在如如何提高混凝凝土强度方面面。随着科学学技术的不断断进步，混凝凝土的强度不不断得以提高高，混凝土脆脆性也在不断断增大。进入入20世纪90年代，一些些有远见卓识识的建筑师和和工程技术人人员在提出混混凝土强度指指标的同时，也也相应提出了了混凝土的耐耐久性指标。因因此，以耐久久性为目标，兼兼顾高强度、高高工作性和高高耐久性的高高性能混凝土土就应运而生生了。粉煤灰灰是目前应用用广泛的混凝凝土掺和料，对对混凝土耐久久性的提高有很大大作用。本文阐述了粉煤灰对混混凝土耐久性性的影响及机机理，并介绍了粉粉煤灰在工程程应用中取得得的一些实际际效果。1．抗渗透性向混凝土中掺入入粉煤灰能大大幅度提高混混凝土的抗渗渗性主要原因因有以下两点点：（1）温峰削减减和形貌效应应粉煤灰能显显著的降低水水泥水化产生生的温升。因因为，在保持持混凝土的胶胶结材总量不不变的条件下下，它的掺入入能相应地降低低了混凝土中中水泥的用量量。因而，水水泥的水化热热量降低，掺掺量增大时，降降低更多。尽尽管其本身在在混凝土中将将产生火山灰灰反应，要放放出水化热，但但是，这种反反应滞后于水水泥水化反应应，而且时间间也拉得很长长，其反应热热可以忽略。所所以，粉煤灰灰有良好的温温峰削减效应应，能减少因因温升过大造造成的混凝土土开裂，提高高混凝土的体体积稳定性。粉粉煤灰颗粒绝绝大多数为玻玻璃球体，掺掺入混凝土中中可减小内摩摩擦力，从而而减少混凝土土中用水量，并并使混凝土孔孔结构得到改改善，孔径不不断细化，孔孔道曲折程度度增大，因此此，掺粉煤灰灰混凝土具有有良好的抗渗渗透能力。（2）火山灰活活性效应和吸吸附作用

粉煤灰颗粒粒含有活性Si02和AL2O3，它们不断断吸收水泥水水化生成Ca(OHH)2，生成水化化硅酸钙和水水化铝酸钙，填充水泥石毛细孔。水泥粒子之间填充性并不好，通常其平均粒径为20-30μm，而粉煤灰(I,Ⅱ,Ⅲ级)的平均粒径比水泥小，超细粉煤灰更小，平均粒径3-6μm。因此，如果在水泥中掺入粉煤灰，则可大幅度改善胶凝材料颗粒的填充性，提高水泥石的致密度。纯粉煤灰的相对密度比水泥的相对密度要小，在取代重量相当的水泥时，可使细颗粒含量增多，这些颗粒填充在水泥粒子之间和界面的空隙中，使水泥石结构和界面结构更为致密。同时，粉煤灰中活性成分火山灰反应生成的水化硅酸钙（C-S-H）能填塞水泥石中毛细孔隙，堵塞渗透通道，从而使混凝土的抗渗性大幅提高。这样，水和侵蚀介质难以进入混凝土的内部，因而极大的提高了混凝土的耐久性。以上效应协同发挥，极大的提高了混凝土的耐久性。2．抗冻融性掺粉煤灰混凝土土具有良好的的抗冻融性能能。其对混凝凝土抗冻融性性的影响有以以下三个方面：（1）它们活性性效应固定了了氢氧化钙，使使之不致于因因浸析而扩大大冰冻劣化所所产生的孔隙隙。（2）形态效应应能使混凝土土用水量减少少，明显有利利于减少孔隙隙和毛细孔。（3）填充效应应可使截留空空气量和泌水水量减少，并并使孔隙细化化，有助于使使引气剂产生生的微细气孔孔分布均匀，从从而大大改善善了混凝土的的抗冻性能。有有试验表明采采用I级粉煤灰和和低引气型高高效减水剂双双掺技术，所所制备的C50粉煤灰混凝凝土具有良好好的抗冻性，能能经受300次(慢冻法)冻融循环。加加拿大的MallhotrraV.MM.etaal通过试验发发现，50次冻融循环环后，高掺量量粉煤灰混凝凝土有轻微的的表面剥落，经300次冻融循环后，其出现的膨胀不会对混凝土造成危害，经1000次冻融循环后，试件内芯仍处于完好状态。还有研究发现，混凝土的抗冻性随粉煤灰掺量的增加而提高。如果在粉煤灰混凝土中加入引气剂，其抗冻性会大幅提高。3.抗碳化性性对混凝土的的碳化作用有有两方面的影影响。（1）如用粉煤煤灰取代部分分水泥，使得得混凝土中水水泥熟料的含含量降低，析析出的氢氧化化钙数量必然然减少，同时时粉煤灰二次次水化反应（主要吸收Ca(OOH)2）生成水化硅硅酸钙，均导导致混凝土碱碱度降低，亦亦即混凝土抗抗碳化性能降降低，这是不不利的一方面面。（2）粉煤灰的的微集料填充充效应，能使使混凝土孔隙隙细化，结构构致密，在一一定程度上能能延缓碳化的的程度，但是是对防碳化扩扩散来说，是是达不到混凝凝土的要求的的。对于粉煤煤灰的不利影影响，现在已已有相应的措措施加以改善善。研究发现现，当粉煤灰灰掺量等于或或小于40、复掺矿渣渣粉至总量为为60%,,70%和80%时，混凝土土碳化深度均均比单掺60%粉煤灰混凝凝土的要低;粉煤灰掺量量为50%、矿渣粉掺掺量为10%时，混凝土土的碳化深度度也比单掺60%粉煤灰的要要低得多。即即使用粉煤灰灰与矿渣粉的的复掺技术可可显著缓和单单掺粉煤灰混混凝土抗碳化化能力的下降降，或在保持持抗碳化性能能不下降的情情况下，可提提高混凝土中中掺合料的总总量，降低水水泥用量。4.抗氯离子子渗透能力掺掺粉煤灰混凝凝土有较强的的抗氯离子渗渗透能力。混混凝土中掺入入粉煤灰，能能够改善水泥泥石的界面结结构，粉煤灰灰中活性成分分火山灰反应应生成的水化化硅酸钙（C-S--H）填塞了水泥泥石中毛细孔孔隙，堵塞渗渗透通道，增增强了混凝土土的密实度，且C-S-H凝胶会吸附氯化物于其中，因而提高了混凝土的抗氯离子渗透能力。大连理工大学通过掺有矿物掺和料的混凝土扩散性能试验发现，在相同水胶比条件下，添加30%-45%的粉煤灰后，混凝土的氯离子扩散系数明显低于基准混凝土，说明掺粉煤灰可以明显的提高混凝土结构抗氯离子渗透能力。进一步研究发现，同时掺粉煤灰和硅灰的混凝土抗氯离子渗透能力优于单掺粉煤灰混凝土，在硅灰掺量为3%的情况下，双掺粉煤灰和硅灰比单掺硅灰时的混凝土抗氯离子渗透能力更强，而硅灰掺量在4%和5%时，单掺硅灰比双掺时好。5．抗硫酸盐能能力美国工程实践表表明，抗压强强度或其它情情况相同时，混混凝土的粉煤煤灰含量越高高，其抗硫盐盐的能力越强强。英国建筑筑物科学研究究院也建议用用粉煤灰提高高混凝土的抗抗硫酸盐能力力。研究发现现，在混凝土土中掺入粉煤煤灰，能减少少水泥用量即即减少了由水水泥带入的C3A含量，也减减少了水泥水水化生成的Ca(OHH)2量，从而减减少了与侵蚀蚀溶液中侵蚀蚀介质反应的的Ca(OHH)2量;粉煤灰中活活性成分的火火山灰反应，减减少了混凝土土水化物中的的游离Ca(OOH):量，使得形形成具有膨胀胀破坏作用的的钙矶石反应应也相应减少少，同时反应应生成的水化化硅酸钙填塞塞了水泥石中中毛细孔隙，增增强了混凝土土的密实度，也也降低了硫酸酸盐侵蚀介质质的侵入与腐腐蚀速度6．抗碱一集料料反应能力掺掺粉煤灰能降降低混凝土的的碱性，有效效抑制碱一集集料反应。有有关试验研究究表明，高掺掺量粉煤灰混混凝土浸泡在在1当量浓度的NaOHH溶液中的膨膨胀量比相同同条件下普通通混凝土明显显要低。加拿拿大学者用粉粉煤灰等量替替代高碱水泥泥，测试混凝凝土7d,228d,844d,3644d,5455d,32770d的膨胀量及及相应净浆孔孔溶液中碱浓浓度。结果发发现，掺合料料能显著抑制制碱集料反应应，其机理不不仅是对混凝凝土中碱的稀稀释作用减少了水泥水水化生成的Ca(OHH)2量，掺合料料的存在促使使了碱固定于于C-S--H中。中铁隧道集团承承建甬台温铁铁路三标项目目工程，其中中隧道三座，分分别为九牛山山隧道（DK2200+878~~DK2244+339），凤凰山山隧道（DK2244+426~~DK2322+405），凰岙隧隧道（DK2377+360~~DK2399+120）；大桥一一座（新河浃浃大桥DK2355+123），中桥5座（黄良中中桥DK2200+666..2，翠云中桥DK2200+811，浴丝潭中中桥DK2244+378..79，白石1号中桥DK2344+730..3，白石2号中桥DK2355+700）；小桥涵洞洞共6座；乐清车车站一座；。该该项目所有工工程所处环境境为炭化环境境（T2）,设计使用年年限为100年,要求混凝土土都为耐久性性混凝土。混混凝土电通量量要求如下表表：混凝土的电通量量电通量（56dd），C＜C30＜2000C30~C455＜1500≥C50＜1000在该工程中采用用了大掺量粉粉煤灰混凝土土，耐久性指指标方面取得得了明显的效效果。材料情情况如下表：：配合比原材料一一览表材料名称规格种类产地水泥浙江红狮水泥有有限公司煤灰I级乐清市粉煤灰有有限公司砂子中砂福建闽江石子5-31.5mmm乐清市赵家峒外加剂HT-HPC山西黄腾外加剂剂厂注：外加剂为聚聚羧酸高效减减水剂C25配合比如如下表：C25配合比水泥（Kg）砂（Kg）石子（Kg）水（Kg）外加剂（Kg）煤灰（Kg）煤灰掺量（%）56d电通量(C）26072511351504.6813033692C25混凝土电电通量曲线图图C30配合比如如下表：C30配合比水泥（Kg）砂（Kg）石子（Kg）水（Kg）外加剂（Kg）煤灰（Kg）煤灰掺量（%）56d电通量(C）28070211461524.80120301087C30混凝土电电通量曲C40配合比如如下表：C40配合比水泥（Kg）砂（Kg）石子（Kg）水（Kg）外加剂（Kg）煤灰（Kg）煤灰掺量（%）56d电通量(C）32068311621555.85130291268C40混凝土电电通量曲线图图综上可以看出，掺掺粉煤灰能大大幅提高混凝凝土的耐久性性。但应用中中有几点需要要认真研究:1.掺粉煤灰混混凝土的抗碳碳化性需要改改善。措施包包括:适当增加混混凝土保护层层厚度。在粉粉煤灰混凝土土中掺入耐久久性改善剂。2.粉煤灰混凝凝土搅拌时，由由于粉煤灰遇遇水易粘结成成团，因此