粉煤灰双掺混凝土的耐久性试验研究与分析

粉煤灰双掺混凝土的耐久性试验研究与分析

王冬梅

王冬梅（南通大学建筑工程学院，江苏南通226019）

作者简介：王冬梅（1969-），女，河北深县人，硕士研究生，副教授、高级工程师、国家注册监理工程师、造价工程师、一级建造师，主要研究方向：建筑工程、工程管理。

摘要：本文主要针对粉煤灰双掺混凝土的抗冻融循环性能、抗渗性能、干燥收缩性能以及抗碳化性能等方面做了基础性试验研究，从耐久性能的四个方面探讨了粉煤灰双掺混凝土实际应用的可行性。

关键词：耐久性；冻融循环；抗渗性；干缩性；碳化

粉煤灰在混凝土中作为掺和料，既可节约水泥，又可提高工程质量和降低成本，前期按混凝土配合比设计规范规定，通过大量试验，从粉煤灰混凝土各龄期抗压强度的试验结果来看，掺加高效减水剂能够有效弥补粉煤灰混凝土早期强度低的问题，其强度贡献率大约在10～15%左右，而且后期强度的增长也较稳定。从大掺量粉煤灰有效利用的角度来看，粉煤灰以30%取代水泥时的力学性能效果较好，同时也能满足规范对中低强度混凝土中粉煤灰取代水泥的最大限量的要求，然后按此掺量的混凝土配合比制作试件进行耐久性试验，通过对试验结果的对比分析分别来阐述上述4方面耐久性能力对粉煤灰双掺混凝土的影响及结论。

1粉煤灰双掺混凝土的耐久性试验研究与分析

粉煤灰双掺混凝土要想在实际工程中用于建筑物和构筑物，不仅应具有设计要求的强度，以保证能安全承受荷载作用，还应具有耐久性能，能满足在所处环境及使用条件下经久耐用要求。因此，混凝土耐久性是衡量混凝土性能的重要指标之一，有必要在混凝土耐久性能方面作进一步的研究和探讨。在设计混凝土结构时，强度与耐久性必须同时考虑，耐久性良好的混凝土。对延长结构寿命、减少维修保养、提高经济效益意义十分重要。

试验使用材料：粗骨料采用阜新市公官营子产碎石，粒径范围为5～31.5mm；细骨料采用阜新市白玉都河砂。

水泥采用阜新鹰山水泥厂生产的鹰山牌32.5号矿渣水泥，添加剂采用上海花王化学有限公司生产的高性能AE减水剂，多羧酸系化合物(Polycarboxylatecompound)标准形Ⅰ种，水为普通自来水。

之前已确定粉煤灰双掺混凝土中粉煤灰以30%等量取代水泥时的力学性能效果较好，于是耐久性试验就采用了等量取代水泥用量30%的试件，并以水胶比0.32、037为变动因素。

2.1粉煤灰双掺混凝土的冻融循环

混凝土的抗冻性是指硬化混凝土在水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。寒冷地区和寒冷环境的建筑，必须要求混凝土具有一定的抗冻能力。抗冻性是评定混凝土耐久性的重要指标之一。混凝土的抗冻性与混凝土内部的孔隙数量、特征、充水程度、环境温度降低的程度及反复冻融的次数有关。水胶比分别为0.32和0.37时，粉煤灰混凝土以及对比用的普通混凝土的耐久性指数数以及质量减少率表示

从试验结果分析：随着水胶比的增加,粉煤灰双掺混凝土比普通混凝土抗冻融循环的耐久性系数有所降低，但能满足冻融循环的最低指标要求。当混凝土的水灰比小，密实度高，封闭小孔多、开口孔中不充满水时，混凝土的抗冻性好。提高混凝土的密实度，尽量降低水灰比，适当的掺如引气减水剂都可显著的提高混凝土的抗冻性。

2.2粉煤灰双掺混凝土的抗渗性

混凝土的抗渗性是指抵抗压力水渗透的能力。由于混凝土浇注完成后水泥浆中多余水分蒸发和泌水后时留下的毛细管道、施工缝留设及处理不当、振捣不实以及硬化后因干缩、热胀等变形而造成的裂缝，从而导致混凝土中出现渗水通道。

从试验结果分析：各强度等级粉煤灰混凝土的抗渗等级都大于P6，且高于普通混凝土，在混凝土中掺加粉煤灰和高效减水剂可以改善和提高混凝土的抗渗性能，且两者都能满足一般工程的抗渗耐久性的要求。此外，尽量采用低水灰比，致密、干净、级配良好的骨料，施工振捣密实，适当的养护温度、充分的湿度、足够的时间军可以提高混凝土的密实度，从而提高混凝土的抗渗性能。

2.3粉煤灰双掺混凝土的干燥收缩性能

混凝土的干燥收缩是指混凝土因物理和化学性作用而产生体积缩小的现象。水泥混凝土按收缩的原因可分为干缩、温度收缩和碳化收缩等。主要与原材料的性质、配合比、养护方法等有关。不均匀的收缩将在混凝土构件中产生较大的拉应力而引起许多裂纹，从而影响混凝土的质量降低混凝土的抗渗、抗冻、抗侵蚀等耐久性能。

从试验结果分析：粉煤灰双掺混凝土比基准混凝土的收缩值小，两者收缩发展情况基本相近。当龄期超过90d之后，干燥收缩长度变化逐渐趋于稳定。水泥的用量、细度及品种、水灰比、骨料质量及混凝土的施工质量都是影响混凝土干缩变形的因素。

2.4粉煤灰双掺混凝土的碳化性能

混凝土碳化是指混凝土内水泥石中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳在发生反应生成碳酸钙和水的过程，即混凝土的中性化。碳化对混凝土的不利影响一是减弱了对钢筋的保护作用；二是会增加混凝土的收缩，降低混凝土的抗拉、抗折强度及抗渗能力。试件共制成24组,粉煤灰混凝土试件12组,对比用的普通混凝土试件12组。

从试验结果分析：粉煤灰双掺混凝土的碳化深度略高于普通混凝土，说明碳化作用对混凝土有些有利影响：碳化产生的碳酸钙填充了水泥石的孔隙，提高了混凝土碳化层的密实度，可提高抗压强度。即使有粉煤灰取代部分水泥，导致混凝土碱度降低，亦即混凝土抗碳化性能降低的不利影响，但粉煤灰双掺混凝土在50年后碳化深度一般均小于钢筋混凝土的保护层厚度；此外粉煤灰和减水剂的掺入，能使混凝土孔隙细化，结构致密，密实度提高，在一定程度上能延缓碳化的程度。

3结语

粉煤灰取代水泥用量30%时的粉煤灰双掺混凝土在四个方面的耐久性能中，抗渗性能和干缩性都有所改善，抗冻、抗碳化性略有下降。在粉煤灰掺量相对较小的情况下，其耐久性能足以跟普通凝土相媲美。

研究表明，混凝土的密实度是影响其各耐久性的关键，原材料的品质和施工质量是其次，可通过选用适当品种的水泥、严格控制水灰比、选用品质好、级配合格的骨料、掺用粉煤灰、减水剂以改善混凝土结构、保证施工质量等措施来提高混凝土的耐久性能。粉煤灰双掺混凝土配合比中的主要掺合料——粉煤灰，是工业废渣。为了适应建筑经济向环保、节能及高效的方向发展需要，混凝土配合比双掺具有很好的经济效益，工业废渣粉煤灰，本身价值很小，但却有很大的利用价值且价格稳定易购，双掺混凝土与普通混凝土相比，可降低混凝土成本约10～15元/m3（辽宁某市），且该市某集团厂房独立柱基础混凝土2400m3采用该技术施工,节约成本约3万元左右；新都、金地20万平方米住宅楼5.86万m3采用该技术，节约73万元成本，且现场施工人员普遍反应，粉煤灰混凝土和易性好、振捣方便、脱模早，脱模后，混凝土表面光滑，成型效果好。

掺粉煤灰的混凝土如被应用于地铁、隧道、污水管道、大型基础、公路立交等方面的地下混凝土工程中，可以充分利用粉煤灰双掺混凝土的抗渗性，改善抗硫酸盐性能，降低水化热温升、减少裂缝等。总之，该技术应用将带来显著的经济效益和环境效益。

参考文献：

[1]吴正直.粉煤灰房建材料的开发与应用[M].北京:中国建材工业出版社,2004.

[2]吴建华.高性能大掺量粉煤灰混凝土研究[D].重庆:重庆大学,2000.

[3]彭旭.大掺量粉煤灰混凝土性能研究[D].重庆:重庆大学,2000.

[4]朱广祥,程卫国.水胶比对粉煤灰混凝土强度的影响[J].低温建筑技术,2003,(6).

[5]王福元,吴正严.粉煤灰利用手册[M].北京:中国电力出版社,2004

[6]龚洛书,柳春圃.混凝土的耐久性及其防护修补[M].北京:中国建筑工业出版社,2001.