粉煤灰對鋼筋混凝土耐久性能的影響及其應用研究

粉煤灰對鋼筋混凝土耐久性能的影響及其應用研究粉煤灰在國內(nèi)已經(jīng)應用多年。但一般只把它當作一種經(jīng)濟的摻合料，試驗方法、使用規(guī)定均以代替“為出發(fā)點，以適應于水泥的條件來檢驗粉煤灰的效應，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)外對粉煤灰的大量研究及工程應用實踐，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、大幅提高混凝土的耐久性，其有著良好的技術性、經(jīng)濟性與社會意義。正是基于粉煤灰對提高混凝土耐久性的良好應用前景，本文根據(jù)國內(nèi)外研究情況，闡述粉煤灰對鋼筋混凝土耐久性的影響及機理，并對其應用進行探討。

　　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，使其滲透通道比基準混凝土的彎曲；

　　粉煤灰中活性成分火山灰反應生成的水化硅酸鈣C-S-日凝膠能填塞水泥石中的毛細孔隙，堵塞滲透通道，增強了混凝土的密實度，增大了滲透阻力；同時其孔徑分布與基準混凝土也不同，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。

　　其對混凝土抗凍融性的影響有以下3個方面，活性效應固定了氫氧化鈣，使之不致于因浸析而擴大冰凍劣化所產(chǎn)生的孔隙。形態(tài)效應能使混凝土用水量減少，明顯有利于減少孔隙和毛細孔。填充效應可使截留空氣量和泌水量減少，并使孔隙細化，有助于使引氣劑產(chǎn)生的微細氣孔分布均勻，從而大大改善了混凝土的抗凍性能。有試驗表明31，采用I級粉煤灰和低引氣型高效減水劑雙摻技術，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)的膨脹不會對混凝土造成危害，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，其抗凍性會大幅提高。

　　3.抗碳化性對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，同時粉煤灰二次水化反應，主要吸收Ca：生成水化硅酸鈣，均導致混凝土堿度降低，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，能使混凝土孔隙細化，結(jié)構致密，在一定程度上能延緩碳化的程度，但是對防碳化擴散來說，是達不到鋼筋混凝土的要求的。對于粉煤灰的不利影響，現(xiàn)在已有相應的措施加以改善。如研究6]發(fā)現(xiàn)，當粉煤灰摻量等于或小于40、復摻礦渣粉至總量為60%，70%和80%時，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，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摻技術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，粉煤灰中活性成分火山灰反應生成的水化硅酸鈣C-S-H凝膠，填塞了水泥石中毛細孔隙，堵塞滲透通道，增強了混凝土的密實度，且C-S-H凝膠會吸附氯化物于其中，因而提高了混凝土的抗氯離子滲透能力。大連理工大學通過摻有礦物摻和料的混凝土擴散性能試驗71發(fā)現(xiàn)，在相同水膠比條件下，添加30%-45%的粉煤灰后，混凝土的氯離子擴散系數(shù)明顯低于基準混凝土，說明摻粉煤灰可以明顯的提高混凝土結(jié)構抗氯離子滲透能力。進一步研究發(fā)現(xiàn)，同時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的混凝土抗氯離子滲透能力更強，而硅灰摻量在4%和5%時，單摻硅灰比雙摻時好。

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

　　6.抗堿一集料反應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。

　　摻粉煤灰能大幅提高混凝土的耐久性。但應用中有幾點需要認真研究：

　　摻粉煤灰混凝土的抗碳化性需要改善。措施包括：適當增加混凝土保護層厚度。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，其碳化速度極慢。

　　粉煤灰混凝土攪拌時，由于粉煤灰遇水易粘結(jié)成團，因此應與水泥同時投料并拌勻，然后再加水攪拌，攪拌時間宜延長，其潮濕養(yǎng)護時間也應適當延長。

　　復摻即粉煤灰、硅粉和礦渣粉等復合使用.能補償單摻之不足，使單組分充分發(fā)揮各自的效應。并由于各組分顆粒形態(tài)、細度、化學組成均有不同，有可能相互激發(fā)，相互補充，對水泥石的孔結(jié)構產(chǎn)生復合效應，這種復合效應有待于作進一步的深入研究。粉煤灰中的粗顆粒可在混凝土中起穩(wěn)定體積的作用，故不必追求細度。碳會降低粉煤灰的抗裂性，故對粉煤灰重點應控制燒失量。