1、 不同礦物摻合料對高性能混凝土碳化性能的影響摘要: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,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)勢互補,克服單摻粉煤灰碳化深度大的缺點。關(guān)鍵詞:礦物摻合料 高性能混凝土 碳化1、引言碳化是

2、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,受到銹蝕,造成結(jié)構(gòu)破壞。因此,混凝土碳化是一個不可忽視的問題,也是評價混凝土耐久性的一個不可缺少的指標。本文將通過試驗研究不同摻合料及摻量對高性能混凝土碳化性能的影響規(guī)律。2、試驗概述本試驗選取一種設(shè)計強度為c50的基準配合比,在此基礎(chǔ)上固定水膠比（0.32）和膠凝材料總量（494kg）,分別對水泥進行10%,15%,20%,25%的粉煤灰等量取代和3%,6%,9%,1

3、2%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方法(gbj 82-85)2,對編號為s1s13的13組不同配合比混凝土試件進行了碳化試驗.采用混凝土快速碳化箱,設(shè)定一定co2濃度、濕度、溫度對混凝土進行碳化。試塊采用100mm100mm100mm立方體,達到養(yǎng)護齡期后,保留成型時兩側(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,作為測定碳化深度的測量點。3、試驗結(jié)果與分析各組混凝土碳化試驗數(shù)據(jù)見表2。3.1 粉煤灰hpc碳化試驗結(jié)果分析不同摻量粉煤灰hpc碳化試驗結(jié)果見圖1.圖1 粉煤

4、灰高性能混凝土各齡期碳化試驗結(jié)果由圖1可知,在同等環(huán)境條件（co2濃度,溫度,濕度等）下,s1s5各組曲線呈上升趨勢,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,摻有粉煤灰各組試件碳化深度均大于基準試件,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凝土中,對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度,增加了氣體滲透的阻力,減慢了碳化速度,這是有利的

5、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,勢必造成對co2吸收能力的降低、碳化過程時間縮短、速度加快,導(dǎo)致混凝土抗碳化能力下降,這是不利的一面。事實上摻入粉煤灰的混凝土實際碳化過程就是在這兩種主要因素的綜合影響下進行的,只不過第二種因素占據(jù)主要作用,粉煤灰的填充效應(yīng)不能彌補堿含量降低造成的碳化深度增大,只能一定程度上延緩碳化時間而已。要消除粉煤灰摻入帶來的負面效應(yīng),就要有針對性的在混凝土中適量增加堿儲備,即提高ca(oh)2含量,在不影響混凝土強度的前提下,可

6、以說對抗碳化性能是有利的?？梢钥紤]加入石灰或采用粉煤灰超量取代的方法。3.2 硅粉hpc碳化試驗結(jié)果分析不同摻量硅粉hpc碳化試驗結(jié)果見圖2。圖2 硅粉高性能混凝土各齡期碳化試驗結(jié)果從圖2中可以看出,s6s9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緩慢。在3d、7d、14d、28d、35d各個齡期時,隨著硅粉摻量從3%12%的增大,混凝土碳化深度逐漸變小,且都小于同齡期基準混凝土。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,對混凝土孔隙細化的程度要強于粉煤灰。本試驗表明,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。

7、硅粉對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)占主要作用,加之硅粉總體摻量較小,即使混凝土內(nèi)ca(oh)2相對減少,堿含量降低不多,混凝土過于密實也能延緩混凝土碳化。隨著硅粉摻量增大,這種微集料填充效應(yīng)愈加明顯,有利因素發(fā)揮主導(dǎo)作用,混凝土碳化深度逐漸減小。本文摻量只做到12%,更大摻量的硅粉加入可能會完

8、全改變此規(guī)律,因此,大摻量硅粉對抗碳化性能的影響需要重新研究。3.3 復(fù)摻粉煤灰、硅粉hpc碳化試驗結(jié)果分析復(fù)摻粉煤灰、硅粉hpc各齡期碳化規(guī)律見圖3。由圖3可知,在s3（15%fa）的基礎(chǔ)上加入不同摻量硅粉后,混凝土在各齡期的碳化深度有所下降,且隨著硅粉摻量的增大碳化深度逐漸減小,表明復(fù)摻硅粉后,能較單摻粉煤灰不同程度的提高混凝土抗碳化性能。粉煤灰和硅粉復(fù)摻后,更加優(yōu)化了微顆粒粒徑,微觀結(jié)構(gòu)的改變致使混凝土密實性得到大幅提高,而ca(oh)2含量減小帶來的負面因素成為了次要方面。因此不論是碳化前期,co2氣體從表面開始滲透,或是碳化中后期,氣體在混凝土中持續(xù)擴散,都表現(xiàn)為復(fù)合摻入硅粉后碳化深度減小,且硅粉摻量越大,碳化深度越小。由此可見,針對混凝土中單摻粉煤灰造成的抗碳化性能降低,可以采用加入適量硅粉予以補充,充分體現(xiàn)出各種礦物摻合料復(fù)合摻入產(chǎn)生的優(yōu)勢互補。4、結(jié)語(1)混凝土的碳化深度與時間成正比,但到后期,由于混凝土密實性提高,碳化速度逐漸放緩。(2)粉煤灰取代水泥后,由于使混凝土中ca(oh)2含量減少,會導(dǎo)致碳化深度增大,且摻量越大碳化速度越快,深度越大。(3)硅粉在一定范圍內(nèi)摻量會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,抑制co2的侵入。(4)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