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[浅谈粉煤灰对混凝土耐久性的影响] 粉煤灰对混凝土的影响

来源:主持讲话 时间:2019-10-28 08:00:26 点击:

浅谈粉煤灰对混凝土耐久性的影响

浅谈粉煤灰对混凝土耐久性的影响 本文阐述了粉煤灰对混凝土性能的影响, 讨论了粉煤灰 在混凝土中的作用.它可以改善混凝土内部结构,提高混凝 土的耐久性。

摘 要:
粉煤灰 混凝土 耐久性 影响 1.抗渗透性 向混凝土中掺入粉煤灰能大幅度提高混凝土的抗渗性 主要原因有以下两点:
(1)温峰削减和密实效应? ? 粉煤灰能显著的降低水 泥水化产生的温升。因为,在保持混凝土的胶结材总量不变 的条件下,它的掺入能相应地降低了混凝土中水泥的用量。

因而,水泥的水化热量降低,掺量增大时,降低更多。尽管 其本身在混凝土中将产生火山灰反应,要放出水化热,但是, 这种反应滞后于水泥水化反应,而且时间也拉得很长,其反 应热可以忽略。

(2)火山灰活性效应和吸附作用? ? 粉煤灰颗粒含有 活性 Si02和 AL2O3 ,它们不断吸收水泥水化生成Ca(OH)2 , 生成水化硅酸钙和水化铝酸钙,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。

2.抗冻融性 掺粉煤灰混凝土具有良好的抗冻融性能。其对混凝土抗 冻融性的影响有以下三个方面:
(1)它们活性效应固定了氢氧化钙,使之不致于因浸 析而扩大冰冻劣化所产生的孔隙。

(2)形态效应能使混凝土用水量减少,明显有利于减 少孔隙和毛细孔。

(3)填充效应可使截留空气量和泌水量减少,并使孔 隙细化,有助于使引气剂产生的微细气孔分布均匀,从而大 大改善了混凝土的抗冻性能。有试验表明采用 I 级粉煤灰 和低引气型高效减水剂双掺技术,所制备的 C50 粉煤灰混 凝土具有良好的抗冻性,能经受 300 次 ( 慢冻法 ) 冻融 循环。加拿大的 M alh otra V.M. etal 通过试验发现, 50 次冻融循环后,高掺量粉煤灰混凝土有轻微的表面剥落,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. 抗碳化性对混凝土的碳化作用有两方面的影响。

(1)如用粉煤灰取代部分水泥,使得混凝土中水泥熟 料的含量降低,析出的氢氧化钙数量必然减少,同时粉煤灰 二次水化反应 ( 主要吸收 Ca(OH)2 )生成水化硅酸钙, 均导致混凝土碱度降低,亦即混凝土抗碳化性能降低,这是 不利的一方面。

(2)粉煤灰的微集料填充效应,能使混凝土孔隙细化, 结构致密,在一定程度上能延缓碳化的程度,但是对防碳化 扩散来说,是达不到混凝土的要求的。对于粉煤灰的不利影 响,现在已有相应的措施加以改善。研究发现,当粉煤灰掺 量等于或小于 40 、复掺矿渣粉至总量为 60%,70% 和 80% 时, 混凝土碳化深度均比单掺 60% 粉煤灰混凝土的要低 ;
粉煤 灰掺量为 50% 、矿渣粉掺量为 10% 时,混凝土的碳化深度 也比单掺 60% 粉煤灰的要低得多。即使用粉煤灰与矿渣粉 的复掺技术可显著缓和单掺粉煤灰混凝土抗碳化能力的下 降,或在保持抗碳化性能不下降的情况下,可提高混凝土中 掺合料的总量,降低水泥用量。

4. 抗氯离子渗透能力 掺粉煤灰混凝土有较强的抗氯离子渗透能力。混凝土中 掺入粉煤灰,能够改善水泥石的界面结构,粉煤灰中活性成 分火山灰反应生成的水化硅酸钙( C-S-H )填塞了水泥石 中毛细孔隙,堵塞渗透通道,增强了混凝土的密实度,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。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.抗硫酸盐能力 在混凝土中掺入粉煤灰,能减少水泥用量即减少了由水 泥带入的 C3A 含量,也减少了水泥水化生成的Ca(OH)2 量, 从而减少了与侵蚀溶液中侵蚀介质反应的Ca(OH)2量 ;粉煤 灰中活性成分的火山灰反应,减少了混凝土水化物中的游离 Ca(OH): 量,使得形成具有膨胀破坏作用的钙矶石反应也相 应减少,同时反应生成的水化硅酸钙填塞了水泥石中毛细孔 隙,增强了混凝土的密实度,也降低了硫酸盐侵蚀介质的侵 入与腐蚀速度 6.抗碱一集料反应能力 掺粉煤灰能降低混凝土的碱性,有效抑制碱一集料反应。

有关试验研究表明,高掺量粉煤灰混凝土浸泡在 1 当量浓 度的 NaOH 溶液中的膨胀量比相同条件下普通混凝土明显要 低。

结束语:综上可以看出,掺粉煤灰能大幅提高混凝土的 耐久性。但应用中有几点需要认真研究 : 1.掺粉煤灰混凝土的抗碳化性需要改善。措施包括 : 适当增加混凝土保护层厚度。在粉煤灰混凝土中掺入耐久性改 善剂。

2.粉煤灰混凝土搅拌时,由于粉煤灰遇水易粘结成团, 因此应与水泥同时投料并拌匀,然后再加水搅拌,搅拌时间 宜延长,其潮湿养护时间也应适当延长。

3.复掺即粉煤灰、硅粉和矿渣粉等复合使用,能补偿单 掺之不足,使单组分充分发挥各自的效应。并由于各组分颗 粒形态、细度、化学组成均有不同,有可能相互激发,相互 补充,对水泥石的孔结构产生复合效应,这种复合效应有待 于作进一步的深入研究。

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