梁家頂

摘 要：文章針對(duì)混凝土中粉煤灰摻量對(duì)于材料耐久度影響進(jìn)行了分析，分別從抗氯離子的滲透、抗碳化、抗凍融、抗侵蝕等方面進(jìn)行了討論，用以明確粉煤灰摻量同上述內(nèi)容之間的聯(lián)系。

關(guān)鍵詞：粉煤灰；混凝土；耐久性；摻量

引言

混凝土作為現(xiàn)代建筑最常用的材料一直以來(lái)都以其良好的耐久性得到了較高的評(píng)價(jià)，但外界環(huán)境對(duì)其耐久度的影響程度較大，換句話說(shuō)，混凝土材料的耐久性取決于外界環(huán)境，諸如，環(huán)境中的水分、Cl離子、CO2以及硫酸鹽都會(huì)造成混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的銹蝕以及混凝土結(jié)構(gòu)碳化，溫度的變化會(huì)造成混凝土結(jié)構(gòu)的凍融破壞，這些都是降低混凝土耐久性的原因。但是，通過(guò)在混凝土中摻入粉煤灰不但能夠降低混凝土材料成本，同時(shí)還有利于環(huán)保，并對(duì)混凝土材料的耐久性提高極其有利，因此在混凝土材料中加入粉煤灰其環(huán)保效益以及經(jīng)濟(jì)效益得到了廣泛的認(rèn)可。文章著重對(duì)粉煤灰摻量對(duì)于混凝土材料相關(guān)性能的影響進(jìn)行了討論。

1 加入粉煤灰的影響

混凝土中加入粉煤灰主要會(huì)產(chǎn)生三方面的基本效應(yīng)，分別為：形態(tài)、活性以及微集料三種基本效應(yīng)。

形態(tài)效應(yīng)：該種效應(yīng)主要是物理特性，即粉煤灰的細(xì)度、顆粒形狀以及級(jí)配作用。粉煤灰大多經(jīng)過(guò)高溫熔融處理，因而其形態(tài)大多為玻璃微粒。該種粉煤灰的質(zhì)地較為細(xì)密，且顆粒較為光滑、級(jí)配較為合理，因而能夠在混凝土攪拌中對(duì)材料進(jìn)行潤(rùn)滑，該作用同減水劑作用相類似，能夠提高水泥材料的和易性，通過(guò)用水量的降低，對(duì)材料密實(shí)度予以提高。

活性效應(yīng)：該種效應(yīng)又被稱作火山灰效應(yīng)，將粉煤灰摻合到混凝土材料中不但能夠作為細(xì)骨料使用，同時(shí)還具有膠凝劑的作用，該種效應(yīng)能夠充分證明粉煤灰可以替代水泥成為另一種凝膠材料。

微集料效應(yīng)：作為細(xì)骨料的粉煤灰均勻分布于水泥中，能夠有效避免水泥顆粒之間出現(xiàn)的粘聚現(xiàn)象，使其盡量處于分散狀態(tài)，用以提高混凝土密實(shí)度。另外，粉煤灰能夠填補(bǔ)水化水泥顆?？p隙，用以改善材料微觀結(jié)構(gòu)。

以上三種效應(yīng)合稱粉煤灰效應(yīng)，粉煤灰對(duì)于水泥材料微孔結(jié)構(gòu)的改善以及對(duì)骨料同膠凝材料界面區(qū)的改善都是通過(guò)上述效應(yīng)產(chǎn)生作用的?；炷恋哪途眯灾饕艿搅诉^(guò)渡區(qū)特征以及材料微?？障督Y(jié)構(gòu)影響，因而粉煤灰的摻入能夠有效提高其材料的耐久度。

2 粉煤灰摻量的影響

2.1 抗氯離子滲透性能

混凝土耐久性受到其材料抗Cl離子滲透性的影響，抗Cl離子滲透性是衡量混凝土耐久性的指標(biāo)之一。之所以普通混凝土該性能較差，是因?yàn)槠洳牧蟽?nèi)部滲水孔道較多，而這些孔道的形成主要是由于水泥中水分蒸發(fā)以及泌水毛細(xì)孔道，除此之外還有由于水化熱產(chǎn)生的裂縫，這些結(jié)構(gòu)是造成混凝土材料出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象的主要因素。粉煤灰對(duì)于混凝土該性能的影響主要由其摻量決定，摻量不同會(huì)對(duì)混凝土抗Cl離子滲透性產(chǎn)生不同的影響。這種影響并非是不變的，其他條件不變，若是對(duì)粉煤灰的長(zhǎng)期效果予以考慮，則存在最佳摻量，以該量為分界，材料隨著粉煤灰摻量的增加，其抗Cl離子中滲透性先增加后減少。分析該種現(xiàn)象的根本，取決于粉煤灰自身效應(yīng)以及特點(diǎn)。水泥漿體的流動(dòng)性受到了加入的粉煤灰的影響而大大增加，粉煤灰在同高效減水劑的相互配合下，混凝土離析以及泌水現(xiàn)象都會(huì)有所降低，混凝土密實(shí)度相對(duì)會(huì)提高，并且由于粉煤灰的摻入，對(duì)于水泥的水化熱現(xiàn)象也有所減弱，從而改善溫度裂縫的出現(xiàn)情況，并對(duì)其他裂縫的出現(xiàn)也具有阻止作用。此外，粉煤灰能夠有效減小水泥表面裂縫，改善水泥石結(jié)構(gòu)。但隨著粉煤灰的摻量不斷增加，混凝土的密實(shí)度會(huì)逐漸降低，并且其摻量到達(dá)其對(duì)Cl離子的極值時(shí)，就使得混凝土的抗Cl離子滲透性下降。

2.2 抗碳化性能

抗碳化性是衡量混凝土碳化深度的一種表示，碳化深度愈大就表明抗碳化能力愈差。混凝土的抗碳化性受到兩方面因素影響，首先是混凝土阻礙二氧化碳滲透的能力，這種阻力受到混凝土孔徑大小以及空隙率的影響；其次則是材料固化二氧化碳的能力。

水泥中堿儲(chǔ)備越高，混凝土碳化程度就越低?；炷猎诎l(fā)生碳化時(shí)，體積會(huì)出現(xiàn)一定程度的收縮，且該反應(yīng)不可逆轉(zhuǎn)。這種收縮會(huì)使得結(jié)構(gòu)開裂，并且混凝土材料中空隙的液相酸堿值會(huì)下降。碳化過(guò)程中混凝土材料內(nèi)部鋼筋由于失去堿性保護(hù)而受到銹蝕破壞。從摻入粉煤灰的固化能力改變角度分析，隨著粉煤灰量的增加，混凝土結(jié)構(gòu)抗碳化性呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。而由于粉煤灰三種效應(yīng)，使得混凝土材料性能會(huì)隨著粉煤灰的用量增加，其裂縫以及孔隙等結(jié)構(gòu)會(huì)相應(yīng)變小，從而會(huì)提高混凝土密實(shí)度。因此粉煤灰的加入會(huì)提高混凝土材料的抗碳化性。

2.3 抗凍性能

對(duì)于普通混凝土來(lái)說(shuō)，袁曉露等認(rèn)為粉煤灰的摻入會(huì)改變混凝土孔結(jié)構(gòu)，增加總孔隙率，細(xì)化最可幾孔徑分布，使受凍方式由靜水壓侵蝕向滲透壓侵蝕轉(zhuǎn)變，加速混凝土的凍融劣化，這一觀點(diǎn)也得到絕大多數(shù)人的認(rèn)可。而對(duì)于高性能混凝土，利用快凍法對(duì)混凝土相對(duì)動(dòng)彈模量數(shù)值進(jìn)行測(cè)定，試驗(yàn)表明隨著粉煤灰摻量的提高，不摻引氣劑時(shí)，混凝土的抗凍性隨粉煤灰摻量增加而增加。這就說(shuō)明粉煤灰的摻量對(duì)混凝土的抗凍性能的影響不能一概而論，即使是采用相同的試驗(yàn)方法，由于混凝土配合比、強(qiáng)度等因素的不同造成不同的效果。對(duì)于小摻量粉煤灰來(lái)說(shuō)，其摻量對(duì)于整個(gè)混凝土抗凍性的影響甚微，即使粉煤灰的摻入導(dǎo)致在凍融前后混凝土強(qiáng)度和質(zhì)量都略有下降，也可以通過(guò)加入適當(dāng)?shù)囊龤鈩⒔档退z比和延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)齡期等措施加以改善。

2.4 抗硫酸鹽侵蝕性能

混凝土的碳化、凍融、堿骨料反應(yīng)和化學(xué)侵蝕被稱為“四害”，對(duì)于一些海工結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，混凝土的化學(xué)侵蝕形式除了氯離子侵蝕之外還有硫酸鹽的侵蝕。之前提到粉煤灰分為低鈣粉煤灰和高鈣粉煤灰，低鈣粉煤灰摻入混凝土可以改善其抗硫酸鹽性能，對(duì)于低鈣粉煤灰來(lái)說(shuō)，粉煤灰的摻入減少了水泥石內(nèi)部容易受到硫酸鹽侵蝕的水化產(chǎn)物的數(shù)量。此外，硫酸鹽可以起到激發(fā)劑的作用，加速粉煤灰的二次水化反應(yīng)速率，隨著反應(yīng)產(chǎn)物數(shù)量的不斷增加，使大孔數(shù)量減少，孔徑得到了細(xì)化，減緩了硫酸鹽對(duì)水泥石的侵蝕。這種減緩作用和之前提到的抗氯離子滲透性一樣存在一個(gè)最佳摻量，一旦超過(guò)這個(gè)值，對(duì)硫酸鹽侵蝕的抵抗效果就會(huì)大大減小。

3 結(jié)束語(yǔ)

3.1 基于粉煤灰效應(yīng)，在混凝土材料中適當(dāng)加入一定量的粉煤灰能夠有效提高材料密實(shí)度，改善材料結(jié)構(gòu)，減小材料堿含量，并增強(qiáng)混凝土材料相關(guān)抗性。在此需要進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)，只能通過(guò)使用低鈣粉煤灰才能對(duì)混凝凝土的抗堿骨料性以及抗硫酸鹽侵蝕性予以提高。

3.2 粉煤灰的加入并非是越多越好，其摻入量存在一個(gè)最佳值，以該值為界限，材料的抗Cl離子滲透性隨著粉煤灰加入量的提升而出現(xiàn)先增加后減小的現(xiàn)象；而混凝土材料抗硫酸鹽侵蝕的性能則是隨著粉煤灰加入量的增加而不斷的增加，通過(guò)試驗(yàn)，其摻入量在50%以下效果較好。

3.3 雖然加入粉煤灰會(huì)影響混凝土材料的抗凍性以及抗碳化性，但是其性能基本能夠滿足工程施工需求。

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