粉煤灰對(duì)鋼筋混凝土耐久性能的影響及其應(yīng)用研究

粉煤灰對(duì)鋼筋混凝土耐久性能的影響及其應(yīng)用研究粉煤灰在國內(nèi)已經(jīng)應(yīng)用多年。但一般只把它當(dāng)作一種經(jīng)濟(jì)的摻合料，試驗(yàn)方法、使用規(guī)定均以代替“為出發(fā)點(diǎn)，以適應(yīng)于水泥的條件來檢驗(yàn)粉煤灰的效應(yīng)，所以得出的結(jié)論總是摻量有限，多了不利。泵送混凝土使粉煤灰從

　　經(jīng)濟(jì)摻合料走向了多能材料，但離充分發(fā)揮粉煤灰作用還有一定的距離。隨著國內(nèi)外對(duì)粉煤灰的大量研究及工程應(yīng)用實(shí)踐，結(jié)果表明，在鋼筋混凝土中摻入粉煤灰能改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)、大幅提高混凝土的耐久性，其有著良好的技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性與社會(huì)意義。正是基于粉煤灰對(duì)提高混凝土耐久性的良好應(yīng)用前景，本文根據(jù)國內(nèi)外研究情況，闡述粉煤灰對(duì)鋼筋混凝土耐久性的影響及機(jī)理，并對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行探討。

　　1.抗?jié)B透性向混凝土中摻入粉煤灰，能夠改善混凝土界面結(jié)構(gòu)，使其滲透通道比基準(zhǔn)混凝土的彎曲；

　　粉煤灰中活性成分火山灰反應(yīng)生成的水化硅酸鈣C-S-日凝膠能填塞水泥石中的毛細(xì)孔隙，堵塞滲透通道，增強(qiáng)了混凝土的密實(shí)度，增大了滲透阻力；同時(shí)其孔徑分布與基準(zhǔn)混凝土也不同，摻粉煤灰混凝土大孔數(shù)量較少，其滲透系數(shù)也較小，具有良好的抗?jié)B能力。

　　2.抗凍融性摻粉煤灰混凝土具有良好的抗凍融性能。

　　其對(duì)混凝土抗凍融性的影響有以下3個(gè)方面，活性效應(yīng)固定了氫氧化鈣，使之不致于因浸析而擴(kuò)大冰凍劣化所產(chǎn)生的孔隙。形態(tài)效應(yīng)能使混凝土用水量減少，明顯有利于減少孔隙和毛細(xì)孔。填充效應(yīng)可使截留空氣量和泌水量減少，并使孔隙細(xì)化，有助于使引氣劑產(chǎn)生的微細(xì)氣孔分布均勻，從而大大改善了混凝土的抗凍性能。有試驗(yàn)表明31，采用I級(jí)粉煤灰和低引氣型高效減水劑雙摻技術(shù)，所制備的C50粉煤灰混凝土具有良好的抗凍性，能經(jīng)受300次凍融循環(huán)。加拿大的MalhotraV.M.etal通過試驗(yàn)141發(fā)現(xiàn)，50次凍融循環(huán)后，高摻量粉煤灰混凝土有輕微的表面剝落，經(jīng)300次凍融循環(huán)后，其出現(xiàn)的膨脹不會(huì)對(duì)混凝土造成危害，經(jīng)1000次凍融循環(huán)后，試件內(nèi)芯仍處于完好狀態(tài)。還有研究5]發(fā)現(xiàn)，混凝土的抗凍性隨粉煤灰摻量的增加而提高。如果在粉煤灰混凝土中加入引氣劑，其抗凍性會(huì)大幅提高。

　　3.抗碳化性對(duì)混凝土的碳化作用有兩方面的影響。

　　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，析出的氫氧化鈣數(shù)量必然減少，同時(shí)粉煤灰二次水化反應(yīng)，主要吸收Ca：生成水化硅酸鈣，均導(dǎo)致混凝土堿度降低，亦即混凝土抗碳化性能降低，這是不利的一方面。粉煤灰的微集料填充效應(yīng)，能使混凝土孔隙細(xì)化，結(jié)構(gòu)致密，在一定程度上能延緩碳化的程度，但是對(duì)防碳化擴(kuò)散來說，是達(dá)不到鋼筋混凝土的要求的。對(duì)于粉煤灰的不利影響，現(xiàn)在已有相應(yīng)的措施加以改善。如研究6]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)粉煤灰摻量等于或小于40、復(fù)摻礦渣粉至總量為60%，70%和80%時(shí)，混凝土碳化深度均比單摻60%粉煤灰混凝土的要低；粉煤灰摻量為50%、礦渣粉摻量為10%時(shí)，混凝土的碳化深度也比單摻60%粉煤灰的要低得多。即使用粉煤灰與礦渣粉的復(fù)摻技術(shù)可顯著緩和單摻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況下，可提高混凝土中摻合料的總量，降低水泥用月巨。

　　4.抗氯離子滲透能力摻粉煤灰混凝土有較強(qiáng)的抗氯離子滲透能力。

　　混凝土中摻入粉煤灰，能夠改善水泥石的界面結(jié)構(gòu)，粉煤灰中活性成分火山灰反應(yīng)生成的水化硅酸鈣C-S-H凝膠，填塞了水泥石中毛細(xì)孔隙，堵塞滲透通道，增強(qiáng)了混凝土的密實(shí)度，且C-S-H凝膠會(huì)吸附氯化物于其中，因而提高了混凝土的抗氯離子滲透能力。大連理工大學(xué)通過摻有礦物摻和料的混凝土擴(kuò)散性能試驗(yàn)71發(fā)現(xiàn)，在相同水膠比條件下，添加30%-45%的粉煤灰后，混凝土的氯離子擴(kuò)散系數(shù)明顯低于基準(zhǔn)混凝土，說明摻粉煤灰可以明顯的提高混凝土結(jié)構(gòu)抗氯離子滲透能力。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，同時(shí)摻粉煤灰和硅灰的混凝土抗氯離子滲透能力優(yōu)于單摻粉煤灰混凝土，在硅灰摻量為3%的情況下，雙摻粉煤灰和硅灰比單摻硅灰時(shí)的混凝土抗氯離子滲透能力更強(qiáng)，而硅灰摻量在4%和5%時(shí)，單摻硅灰比雙摻時(shí)好。

　　5.抗硫酸鹽能力美國工程實(shí)踐表明，抗壓強(qiáng)度或其它情況相同時(shí)，混凝土的粉煤灰含量越高，其抗硫酸鹽的能力越強(qiáng)。

　　6.抗堿一集料反應(yīng)能力摻粉煤灰能降低混凝土的堿性，有效抑制堿一集料反應(yīng)。

　　摻粉煤灰能大幅提高混凝土的耐久性。但應(yīng)用中有幾點(diǎn)需要認(rèn)真研究：

　　摻粉煤灰混凝土的抗碳化性需要改善。措施包括：適當(dāng)增加混凝土保護(hù)層厚度。在粉煤灰混凝土中摻入耐久性改善劑。據(jù)研究，摻入耐久性改善劑，可提高混凝土的抗碳化性能。例如摻入耐久性改善劑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其碳化速度極慢。

　　粉煤灰混凝土攪拌時(shí)，由于粉煤灰遇水易粘結(jié)成團(tuán)，因此應(yīng)與水泥同時(shí)投料并拌勻，然后再加水?dāng)嚢?，攪拌時(shí)間宜延長，其潮濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間也應(yīng)適當(dāng)延長。

　　復(fù)摻即粉煤灰、硅粉和礦渣粉等復(fù)合使用.能補(bǔ)償單摻之不足，使單組分充分發(fā)揮各自的效應(yīng)。并由于各組分顆粒形態(tài)、細(xì)度、化學(xué)組成均有不同，有可能相互激發(fā)，相互補(bǔ)充，對(duì)水泥石的孔結(jié)構(gòu)產(chǎn)生復(fù)合效應(yīng)，這種復(fù)合效應(yīng)有待于作進(jìn)一步的深入研究。粉煤灰中的粗顆粒可在混凝土中起穩(wěn)定體積的作用，故不必追求細(xì)度。碳會(huì)降低粉煤灰的抗裂性，故對(duì)粉煤灰重點(diǎn)應(yīng)控制燒失量。