抗氯离子渗透高性能混凝土的配制研究.pdf

2 01 0年 1 2月 第 7卷第 4期 粲圳 土 木 与 建 箭 抗氯离子渗透高性能混凝土的配制研究 郑建民 1 杨斌 2 黄远吉 1 夏云 1 袁勇 1 ( 1 深圳市天地混凝土有限公司2山海关红旗水泥制品有限公司) 1绪论 随着现代工程的发展 ，高性能混凝土得到越来 越广泛 的应用。高性能混凝土的主要特征是强调耐 久性 ，而混凝土抵抗氯离子渗透的能力是衡量混凝 土耐久性的一项重要指标 ，在海港、跨海大桥、地 铁等工程 中对该项性能有较高的要求。 海港工程 混凝土结构防腐蚀技术规范( ， 丁 ， 2 7 5 ) 中规定混凝 土抗氯离子渗透性的指标为小于或等于1 0 0 0 库仑 。 这一指标 的含义是按照 海港工程混凝土结构防腐 蚀技术规范( ， 丁 ， 2 7 5 ) 附录B 规 定的试验方法，测 定一定时间内通过混凝土试件 的电量，小于或等于 1 0 0 0 库仑则为合格 。 氯盐是一种极强的电解质，能以离子形态渗透 进混凝土 中，与钢筋直接发生 电化学反应，促使钢 筋钝化膜破坏，使钢筋产生锈蚀 。显然 ，渗透电量 低 ，说明混凝土对氯离子渗透的扩散阻碍性能强。 这种扩散阻碍性能取决于混凝 土的孔 隙率及孔径 分布，孔 隙率小及孔径分布合理，则不光抵抗氯离 子渗透的性能好，同时抵抗其他介质渗透 的性能也 好 。因此 ，氯离子渗透 电量的指标 ，不仅仅是混凝 土抵抗氯离子侵蚀能力的指标，同时也是混凝土渗 透性 以及抵抗其他化学介质侵蚀能力的重要指标。 配制 高性能混凝土 的技术途径 主要 是降低 水 灰比、掺加混合材。本文立足于混凝土生产企业的 实际应用，对抗氯离子渗透高性能混凝土的配制进 行了一定的试验与研究。 2原材料选用 2 1水泥 配制抗氯离子渗透高性能混凝 土的水泥宜采 用标准稠度需水量低， 强度等级不低于4 2 5 的硅酸 盐水泥 、 普通硅酸盐水泥 ， 不宜采用矿渣 、 粉煤灰、 火山灰硅酸盐水泥 。 选用标准稠度 需水量低、强度 等级较高的水泥是出于配合 比设计 中水灰 比要求 较低 的考虑；而不宜采用矿渣 、粉煤灰 、火山灰硅 酸盐水泥则是因为配合比设计中需大量掺加混合材， 郑建 民，深圳市天地混凝土有限公司，工程师 地址：深圳市南山区西丽镇茶光路北 电话 ： 1 3 9 2 5 2 5 9 9 2 7 96 采用上述几种水泥不利于混合材 的掺加。此外，考 虑到混凝土耐久性的其他性能，水泥的水化热不宜 过高，水泥的碱含量小于或等于0 6 N a ， 0当量 。 本试验采用P 0 4 2 5 硅酸盐水泥，其化学成份 见 表 1 。 2 2粉煤灰 对 于抗 氯离子渗透 高性 能混凝 土一般要求 使 用品质较好的 I 级灰，也允许使用 I I 级灰。我们通 过混凝土试验发现，使用 I I 级灰，在和磨细矿渣复 掺情况下，依然能够配制具有较好的抗氯离子渗透 性能的混凝土。由于粉煤灰在混凝土中的大量使用， I 级灰已远不能满足需求 ，在混凝土中更多是使用 I I 级灰；同时，I I 级灰价格较低，可降低混凝土成 本。为有利于实际应用，我们选取 I I 级粉煤灰，化 学分析见表 2 。 2 3磨细矿渣 应选用细度不小于4 0 0 m k g 磨细矿渣 。磨细 矿渣加到混凝土中一方面粒子本身填充空隙，堵塞 连通孔道提高混凝土密实性 ，另一方面磨细矿渣水 化产生的csH也进一步密实 了混凝土 的结构， 从而提高混凝土的耐侵蚀能力。我们选取了两种磨 细矿渣进行分析，化学成份见表 3 。二者都能满足 混凝土生产的工作性及物理力学指标 ，但 矿渣氯 离子含量较低，同时考虑经济成本 ，我们选取使用 磨细矿渣。 2 4集料 粗集料宜选用质地坚硬 、针片状少、空隙率小 的碎石，不得采用可发生碱集料反应的活性集料。 细集料不允许使用海砂，应选用级配 良好、细 度模数在2 6 3 2 的中粗砂 。对细集料 中氯离子的 含量要进行检测。 海 港 工程 混 凝 土结 构 防腐 蚀技 术规 范 ( ， ， 2 7 5 ) 中规定：细集料中氯离子的含量，对钢筋 混凝土，不宜大于水泥质量的0 0 7 ；对预应力混 凝土不宜大于水泥质量的0 0 3 。当拌和水 的氯离 子含量不大于2 0 0 mg L ， 外加剂的氯离子含量不大 于水泥质量的0 0 2 时，细集料 中的氯离子含量允 许适当提高，但应满足混凝土拌和物 中的氯离子含 量的最高限值 ( 见表4 )。 本试验所选用 的砂的化学成份分析见表 5 。 2 01 0年 1 2月 第 7卷第 4期 采圳 土 木 与 建 筑 2 5外加剂 目前工程中普遍采用了高效减水剂。 对抗氯离 子渗透高性能混凝土而言，除了要求减水率不宜低 于2 0 # b ，还要求氯离子含量不宜大于水泥质量的 0 0 2 。 此外，由于减水剂与水泥的适应性对混凝土 拌和物的工作性有较大影响，还应选用与水泥匹配、 塌落度经时损失小的高效减水剂。本试验选取市场 提供的高效减水剂 4 种，对其减水率、塌落度经时 损失及强度进行试验研究，如表 6及图 1 所示。 图 1 不同减水剂对混凝土性能的影响 从上可 以看 出，l O l 减水剂对试验 的原材料具 有最佳的适应性，相同掺量其塌落度较适宜，同时 塌落度1 经时损失较小，能够保持 良好 的工作性 ； 并且， 0 1 减水剂配制混凝土早期强度明显较其它品 种高。 3抗氯离子渗透性能研究 3 1无掺合料的水泥混凝土的研究 试验结果见表 7及 图 2 。 从表 7 及 图2 可以看 到随总胶材量 的提高混凝 土 的强 度 在 相 应 提 高 ， 混 凝 土 总胶 材 量 由 2 8 7 k g m0 提高至4 7 0 k g m0 时， 强度 由3 5 O Mp a 提 高至6 5 1 Mp a ，同时氯离子渗透导电量在降低 ，由 3 0 2 4 库仑降低到1 8 3 0 6 库仑，说明随水泥用量的 提高， 混凝土内部结构 由于水化产物的增加变得致 密，总孔 隙率降低 ， 使得混凝土 内部抵抗氯离子渗 透能力提高 。 但对于混凝土工程而言， 一般要求混凝土氯离 子渗透 电量在 1 0 0 0 库仑 以下 ，从上述试验 结果可 以看 出，当不掺加任何掺合料时 ，即使强度达到 6 5 1 Mp a ，渗透 电量为1 8 3 0 6 库仑 ，还远远达不到 1 0 0 0 库仑以下的要求，这也说明不掺加矿物掺合 料，难 以配制 出高性能混凝土 。 3 2掺磨细矿渣 磨细矿渣加 到混凝 土中一方面粒 子本身填充 空隙， 堵塞连通孔通道提高混凝土密实性， 另一方 面矿渣水化产生 的C一 一片也进一步密 实了混凝 土的结构 。 由于矿渣取代部分水泥熟料对混凝土 中 C 总含量有稀释作用 ，从而减少钙钒石等膨胀后 产物的产生，同时水泥水化中相当高的C H 与矿渣 成分相互作用，C H含量减少 ，与普通混凝土相 比 水化产物增加 ，耐各种侵蚀性增强。 从表7 、图3 可 以看 出随矿渣量掺入 ， 与M0 4 相 比 使 用 相 同 胶 材 量 4 1 0 k g m3 ， 其 用 水 量 由 1 7 0 k g m0 降低为1 6 5 k g m3 ，新拌混凝 土塌落度 增加，和易性优于纯水泥混凝土 ， 此外塌落度损失 减小 。 表 1 P 0 4 2 5 硅酸盐水泥化学成份分析 S i O 2 F e 2 0 3 f 2 D 3 f D 2 C n 0 Mg O L o s s S O 3 C r N a 2 0 0 1 9 3 S 2 2 4 S 3 9 O 1 5 67 S 7 0 0 7 2 3 9 2 1 8 00 2 2 0 1 7 O 5 3 表 2粉煤灰的化学成份 组分 S i O 2 A I 2 0 3 F e 2 0 3 C a 0 Mg O S O 3 C r N a 2 0 0 I I 级粉煤灰 5 4 1 5 2 7 O 5 9 3 1 5 2 5 O 3 2 0 4 7 0 0 1 6 O 1 S 1 2 3 表 3 磨细矿渣化学成份分析 编号 S i O 2 F e 2 0 3 AI 2 0 3 7 T f D 2 C a 0 Mg O L o s s S O 3 C l Na 2 0 0 1 3 3 8 6 O 8 O 2 0 O 6 0 6 0 3 4 3 7 9 S 6 0 41 0 0 5 0 01 0 O 33 O l 7 5 2 31 l7 1 0 9 8 1 5 2 0 0 5 O 4 0 2 0 7 8 1 0 3 4 2 1 7 0 0 0 4 0 - 3 2 0 7 4 表 4 混凝土拌和物中氯离子含量的最高限值 ( 按水泥质量的分率计) 预应力混凝土 钢筋混凝土 O O 6 01 O 表 5 河砂化学成份 组分 D 2 f 2 D 3 F e 2 0 3 C n 0 Mg O S O s c I N a 2 0 0 河砂 8 8 8 7 3 7 4 1 1 9 2 7 8 O O 2 7 0 0 2 9 O 3 2 1 8 5 2 0 1 0年 1 2月 第 7卷第 4期 深圳土木与建筑 表 6 不同减水剂对水泥适应性研究 k g m 编号 水泥 砂 石 水 减水剂 塌落度 mm 1 塌余 F 7 d 8 d 1 0 1 3 1 O 8 6 4 1 0 2 5 1 7 3 ) 6 O k 9 1 9 5 1 8 0 2 8 5 4 0 3 1 0 2 3 1 O 8 6 4 1 0 2 5 1 7 3 ) 6 0 k 9 1 8 0 1 7 0 2 2 5 3 2 1 1 0 3 3 1 0 8 6 4 1 0 2 5 1 8 0 ( C ) 6 0 k 9 1 8 0 1 4 0 2 5 2 3 6 8 1 0 4 3 1 O 8 6 4 1 0 2 5 1 7 3 c D ) 6 0 k 9 1 4 0 1 2 0 2 5 7 4 0 5 表 7 无掺合料的水泥混凝土配 比及性能 石子 塌落度 1 5 h 塌 编号 水泥 砂 水 减水剂 R Mp a 8 Mp a q 9 0 库 1 0 - 2 5 5 1 0 m m 企 M 0 1 2 87 8 8 6 92 0 1 2 0 1 7 4 S 2 6 1 3 0 1 1 O 2 5 8 3 5 0 3 0 2 4 O 2 3 08 8 6 4 90 5 1 2 O 1 7 3 6 0 1 5 0 1 2 O 2 8 9 3 9 0 2 2 6 8 M 0 3 3 5 0 8 0 8 90 5 12 O 1 65 6 6 5 17 0 1 5 0 3 27 5 2 1 2 0 5 2 M O 4 41 0 7 6 5 92 6 12 O 1 70 9 6 3 2 00 1 8 0 4 2O 5 3 4 1 9 68 3 M 0 5 47 0 6 9 5 1 0 6 5 1 63 11 7 5 21 O 1 9 0 5 7I5 6 5 1 1 8 3 06 表 8 单掺磨细矿渣的混凝土配合 比及性能 石子 塌落度 1 5 h 塌 F 7 F 2 8 编号 水泥 矿渣 砂 水 减水剂 Q o 库 1 0 - 2 5 5 1 0 mm 企 MP a MP a MO 6 2 8 7 1 23 76 5 92 6 1 2 0 1 6 5 963 2 1 0 2 0 0 5 3 4 61 9 7 7 5 8 M0 7 2 4 6 1 6 4 76 5 92 6 1 2 0 1 6 5 963 2 1 O 2 0 0 5 1 7 65 3 5 4 2 2 MO 8 2 0 5 2 05 76 5 9 2 6 1 2 0 1 6 5 9 63 2 2 0 2 00 5 4 O 61 0 5 5 5 1 M0 9 1 6 4 2 46 76 5 9 2 6 1 2 0 1 6 5 9 6 3 2 2 0 20 0 5 2 5 6 0 8 4 61 5 M01 0 1 23 2 87 76 5 9 2 6 1 2 0 1 6 5 9 63 2 2 0 20 0 3 7 4 5 1 6 4 06 6 M01 1 8 2 3 28 76 5 9 2 6 1 2 0 1 6 5 9 6 3 2 2 O 20 0 3 8 _ 3 42 _ 3 3 76 5 98 图 2 无掺合料混凝土强度导 电量关系 重 M 0 6 M 0 7 M 0 8 M 0 9 M 0 1 0 M 0 1 1 图 3 单掺矿渣对工作性的影响 从表8 可 以看 出，当矿渣掺量在5 0 以内时 ， 由于总用水量减少 了5 k g m0 即水胶 比降低，混凝 土强度达N6 o 0 以上， 而不掺矿渣强度为5 3 4 Mp a ， 当掺量超过6 0 以后混凝土强度才降低 。 从图4 可 以看到随矿渣掺量提高，导 电量在逐 渐下降，虽然当矿渣掺量达到 ( M1 1 )8 0 时，强 度降低为4 2 。 3 Mp a ， 但氯离子导电量下降为3 7 6 5 库 仑， 当强度 ( M0 7 ) 为6 5 3 Mp a 时其导电量为5 4 2 3 库 仑，从此方面可 以证明不一定强度高其抗氯离子渗 透能力就高，耐久性不一定就优异 。 F 2 8+Q 9 o 图 4 单掺矿渣对渗透 电量 的影响 O O 0 0 0 0 0 0 O O 0 O 0 O 0 5 0 5 O 5 0 5 3 3 2 2 1 1 吐 0 O O O 0 O 加 2 0 1 0年 1 2月 第 7卷第 4期 采圳土木与建筑 3 3单掺粉煤灰 由表9 可以看出随粉煤灰掺量增加 ，混凝土强 度下降，掺量越大强度下降越明显；由于使用的 I I 级粉煤灰质量不高，细度在1 9 左右 ，随粉煤灰掺 量增加 ，需水量增加 ，在增加减水剂情况下，塌落 度依然减小、损失增加 。由图5 分析我们可 以看 出 单掺粉煤灰，可 以降低氯离子渗透 电量，例如掺量 达到3 0 ，氯离子导电量下降到 7 7 6 0库仑，然而 强度损失严重， 由不掺的5 3 4 M p a 下降为4 8 7 M p a ， 且工作性不能满足施工需要 。此外随粉煤灰掺量进 一 步提高，在强度损失的同时氯离子导电量反而升 高 。所以如果想进一步降低渗透电量达到要求，使 用I I 级灰单单依靠提高粉煤灰掺量很难达到使用 要求，我们只有通过使用磨细矿渣、硅灰或其复掺 的方法来达到所要求的质量指标。 图 5 F A 掺量与导电量关系 4磨细矿渣与粉煤灰复掺 4 1 磨细矿渣与粉煤灰复掺2 8 d 氯离子渗透电 量 从 图6 、图7 、表1 O 可 以看 出，通过复掺 ，所配 制的混凝土初始塌落度都在2 0 0 ram以上， 能够满足 泵送要求，当混凝土经过1 S 4 , 时后，塌落度依然保 持在1 8 0 ram以上 ， 表明复掺能够完全满足混凝土工 作性要求。 当 I I 级粉煤灰固定在l O O k g m0 后，随矿渣掺 量提高强度下降不大，然而氯离子渗透电量却有较 大幅度 降低，例如使用矿渣 l l O k g m。 时渗透 电量 为8 1 8 4 库仑 ，矿渣掺量增加到1 8 5 幻 m0 时，渗透 电量下降为5 3 4 。 2 库仑。 根据 紧密堆积原理，由于矿 渣较细，而I I 级灰细度较差 ( 筛余1 9 )，可能由 于水泥、矿渣、细度不同，在适当比例时形成最紧 密堆积， 充分填充混凝土中孔隙， 使结构更加致密； 同时，由于矿渣、粉煤灰发生二次水化反应，改善 界面过渡层的结构，减少 了C H的定向结晶， 进而提 高了抗氯离子侵蚀能力。 M 1 2 M 1 3 M 1 4 M 1 5 图 6 矿渣、粉煤灰复掺对工作性的影响 M1 2 M 1 3 MI 4 图 7 矿渣、粉煤灰复掺对2 8 d 渗透 电量的影响 随矿渣取代水泥量进一步提高，矿渣掺量达到 2 2 0 k g m3 ，相对M1 4 而言，可 以看出混凝土强度 下降较明显 ( 5 0 1 Mp a )，氯离子渗透 电量下降约 8库仑 。可能由于水泥量过少 ，矿渣、粉煤灰发生 二次水化反应所需溶液碱度不够，这样导致混凝土 强度下降，混凝土结构相对M1 4 致密度不高，造成 即使矿渣量提高，然而渗透电量下降幅度不高。 4 2磨细矿渣与粉煤灰复掺9 0 d 氯离子渗透电 量 从图8、 表1 1 可 以看 出， 总胶材量为4 7 0 k g m3 ， 水泥用量为4 0 时，2 8 d 强度基本相差不大 ，保持 在5 6 Mp a 以上 ，但9 0 d 氯离子渗透 电量下降幅度不 大 ；当水泥用量进一步减 少时 ， 13 M1 5( 水泥用 量3 1 )强度下降为5 0 1 Mp a ，2 8 d 氯离子渗透电 量5 2 6 1 库仑，而9 0 d 渗透 电量下降为3 1 2 1 库仑 ， 水泥量进一步下降 I M1 6 ， 强度下降为4 0 1 ， 则9 0 天 电量下降为2 8 6 1 库仑 。 可能因为随矿渣掺量增加水 泥量减少，在2 8 d 龄期 ，矿渣不能充分二次水化造 成强度下降，对改善混凝土结构作用不明显，随龄 期达 J 9 0 d ，矿渣二次水化较完全，进一步改善混 凝土界面薄弱区，减少氯离子快速渗透通道 ，所 以 当水泥用量达到3 0 2 5 左右，9 0 d 氯离子渗透电 量最小。 哪 删 u o 2 0 1 0年 1 2月 第 7卷第 4期 梁 圳土木与建翁 V O L 7 N O 4 D E C 2 0 1 0 表 9 单掺粉煤灰的混凝土配合比及性能 石子 塌落度 1 S h F 2 8 编号 水泥 F A 砂 水 减水剂 Mp a Q 。 。 库 1 O 2 5 5 1 0 ， m” l 塌余 Mp a M 0 4 41 0 O 76 5 9 2 6 1 2 0 1 7 0 963 2 0 0 1 8 0 4 2 0 5 3 4 1 9 6 83 F2 3 2 8 82 7 6 5 9 2 6 1 2 0 1 7 0 9 63 1 8 0 1 55 4 0 5 5 0 0 1 05 20 F3 28 7 1 23 7 6 5 9 2 6 1 2 0 1 7 5 1 1 ， 3 O 1 8 O 1 6 0 3 8 ， 2 4 8 ， 7 7 76 0 F4 26 4 1 46 7 6 5 9 2 6 1 2 0 1 7 5 1 1 _ 3 0 1 8 O 1 5 O 3 4 2 4 6 5 8 0 9 0 F5 2 0 5 20 5 7 6 5 9 2 6 1 2 0 1 8 0 1 1 3 0 1 7 0 1 40 3 0 4 4 2 O 1 0 47 0 表 1 0 粉煤灰、矿渣复掺的混凝土配合 比及性能 石子 塌落度 1 5 塌 F 2 8 编号 水泥 矿渣 煤灰 砂 水 减水剂 Mp a Q 。 库 mm Mpa 1 0 2 5 5 1 0 M 1 2 2 6 O 11 O 1 0 0 7 4 7 9 4 5 1 2 0 1 4 5 1 88 6 2 3 O 20 0 4 1 0 58 8 8 1 8 4 - M 1 3 2 2 2 1 48 1 0 0 7 4 7 9 1 5 1 2 0 1 4 5 1 88 6 2 1 O 1 90 4 5 4 5 7 2 7 2 1 2 M 1 4 1 8 5 18 5 1 0 0 7 4 7 9 1 5 1 2 0 1 4 5 1 88 6 2 2 O 1 9 0 4 7 2 5 6 7 5 3 4 2 M 1 5 1 4 8 22 0 1 0 0 7 4 7 9 1 5 1 2 0 1 4 5 18 8 6 2 2 0 2 0 0 4 1 9 5 0 1 5 2 6 1 表 1 1 粉煤灰、矿渣复掺的混凝土配合比及性能 石子 1 5 h F 1 | F 2 8 l Q 9 0 编号 水泥 矿渣 煤灰 砂 水 减水剂 塌落度 mm 1 0 2 5 5 1 0 塌余 Mp a Mp a 库 M 1 2 2 6 0 1 1 O 1 0 0 74 7 94 5 1 2 0 1 45 1 8 86 2 3 0 2 0 0 4 1 0 5 8 8 80 7 5 M 1 3 Z 2 2 1 4 8 1 0 0 74 7 91 5 1 2 0 1 45 1 8 86 Z1 O 1 9 0 4 5 4 5 7 2 71 5 2 M 1 4 1 8 5 1 8 5 1 0 0 74 7 91 5 1 2 0 1 45 1 8 86 2 2 0 1 9 0 4 7 2 5 6 7 45 6 4 M 1 5 1 4 8 2 2 0 1 0 0 74 7 91 5 1 2 0 1 45 1 8 86 2 20 2 0 0 4 1 9 5 0 1 3 1 2 1 M 1 6 1 11 2 6 0 1 0 0 7 4 7 91 5 1 20 1 45 1 8 86 21 0 2 0 0 3 6 0 40 1 2 8 6 1 M 1 7 7 4 2 9 6 1 0 0 7 4 7 91 5 1 2 0 1 4 5 1 8 8 6 21 O 2 0 0 3 1 0 3 2 8 48 5 4 表 1 2 掺硅灰混凝土配合比表 石子 塌落度 1 5 h F 2 8 编号 水泥 矿渣 煤灰 硅灰 砂 水 减水剂 F 7 MP a Q 。 。 库 J ， mm 塌余 MP a 1 O 2 5 5 1 0 M 1 8 2 6 O 9 0 3 0 81 3 8 8 0 1 2 0 1 7 2 8l3 6 1 9 5 1 60 3 Z 1 4 4l 5 1 1 8 44 M 1 9 1 7 5 1 O 0 9 0 1 S 81 3 8 8 0 1 2 0 1 7 2 8 _ 3 6 1 8 0 1 7 0 3 45 4 6 5 7 4 2 3 M 2 0 3 5 0 1 10 3 0 69 5 1 0 4 5 1 8 0 1 29 8 2 1 0 1 80 48 8 6 46 9 5 4 8 M 2 1 3 1 O 1 30 5 0 69 5 1 0 4 5 1 8 3 1 3 2 1 7 0 12 0 4 1 9 65 1 5 72 8 M2 2 2 2 0 1 3 1 95 3 0 7 3 0 1 0 2 6 1 6 5 1 1 S 2 2 2 O 21 0 4 4 8 5 45 4 8 90 1 00 1 00 0 9 0 0 8 0 0 7 0 0 暑 6 0 0 5 O O 40 0 3 O 0 2 0 0 图 8 矿渣、粉煤灰复掺不同龄期对渗透 电量的影响 2 2 0 2 0 0 l 8 0 重 1 6 o 1 4 0 1 2 0 图 9 掺硅灰对混凝土工作性的影响 ， u 0 咖 啪 渤 咖 2 0 1 0年 1 2月 第 7卷第 4期 朵圳土木与 建筑 M l Ml 9 M 2 0 M Zl MZ 2 图 1 0 硅灰对渗透电量的影响 当水泥进一步下 降为1 5 左右时 ， 2 8 d 强度 下 降为3 2 8 Mp a，而9 0 d 氯 离子渗透 电量为4 8 5 4 库 仑，较 水泥量为2 5 上升了1 9 9 3 库仑，反应出掺 加矿渣可 以降低率离子渗透 电量 ，但不 是一直 降 低 电量 ，而 是有一个最佳 范围。因为 当水泥量过 小时，矿渣 、粉煤灰发生二 次水化所 需环境碱度 不足 ， 这样就不 能发挥矿物掺合料 的填 充、 密 实、 改善 界面过渡 区的作用 ，不仅强度不能满足工程 要求 ，抗氯离子渗透能力同时下降。 5掺硅灰混凝土的分析 很 多学者都对硅灰改善混凝土性能 的机理进 行了深入的研究， 一般认为： 硅灰提高混凝土的强 度 的关键在 于提 高了水泥浆体与骨料之 间的粘接 强度 ； 细小的硅灰颗粒成为 C H的“ 晶种 ” ， 使C H晶 体的尺寸更小、取向更随机；同时硅灰的火山灰 效应 能将对 强度不利 的氢氧化钙转化为水化硅酸 钙凝胶 ，并填充于水泥水化产物之间 ，有力促进 了混凝土 的强度增长和密实性 的提高 。但 由于硅 灰价格 昂贵 ，在一般工程 中不经常使用 ，同时 由 于其细度过细 ，使混凝土过于粘滞和表面缺少水 分使抹面 困难 ，且容易出现塑性收缩裂缝 。 由图9 能看出，由于掺加 了硅灰，塌落度及塌 落度损失都要较掺加磨细矿渣 的差 ，塌落度损失 较大 。 由图 1 0可 以看 出， 在较低胶材量 ( 4 5 0 k g m0 ) 下 ，即使加 入3 0 k g m0 硅灰 ，如M1 8 ，其导 电量 为 1 1 8 4 4库仑 ， 相对掺加矿 渣M1 9 来说其渗透 电 量较高，此外根据成本核算掺加硅灰经济性远远 不如矿渣 ；从M2 0 、M2 1 来 看增加硅 灰能够 提高 其抗氯离子渗透能力，然而与 M 2 2相 比，M 2 2不 仅总胶材量要少1 4 k g m0 ， 由于掺加了1 3 1 k g m0 矿渣 ，其通 电量下降到 4 8 9 0库仑 ；故而掺加矿 渣 相对硅 灰不仅从工作性、耐久性上能改善混 凝 土性 能，而从经济上也有很大实用价值 。 从 以上试验研 究发现 ，掺加硅灰 能够提 高抗 氯离子渗透 能力，但其 由于 比表面积过大 ，造成 新拌混凝土过于粘滞 ， 同时塌 落度经 时损失较大 ， 不利于混凝土泵送施工； 此外， 从经济成本考虑， 硅灰价格 昂贵 ，造成混凝 土成本过高 。 4结论 当在混凝土 中不掺加任何矿物掺合料时 ， 随胶材量 由2 8 7 k g m0 提高 iJ 4 7 0 k g m0 时，强度 逐渐 由3 5 O Mp a 提 高 1J 6 5 。 1 Mp a ， 同时氯离子渗透 电量 由3 0 2 4 库仑 下降到1 8 3 0 6 库仑 ，一般不 能满 足海洋工程等混凝土需要 。 单掺粉煤灰时，强度随掺量增加而下降， 渗透 电量先下降 ，掺量达 到3 0 4 0 左右时 ，渗 透 电量达到最低点 ，然 后随掺量增加渗透 电量升 高 。 单掺矿渣 ，掺量在6 0 以前 ，强度变化不 大 ，但9 0 d 渗透 电量逐渐下 降达 1J 4 6 1 5 库仑 ，能 够很好满足海洋工程混凝土要求 ；随掺量进一步 增加 ，强度迅速下降 ，虽然渗透 电量应该下降 ， 但 力学指标 不满 足工程要求 。 采取 矿渣、粉煤灰 复掺来配制 混凝土，拌 合物初始塌 落度可 以达 lJ 2 O O mm以上 ， 1 5 d , 时后 塌落度依然保持在1 8 0 m m；当总胶材量固定在 4 7 0 k g m。 时，I I 级粉煤灰用量固定在 l O O k g m0 ， 随矿渣掺量提高强度下降不大 ，然而氯离子渗透 电量 却有较 大幅度 降低 ， 例如使用矿渣1 1 0 k g m0 时2 8 d 渗 透 电量 为8 1 8 4 库仑 ，矿渣 掺 量增 加 到 1 8 5 k g m0 时 ，渗透 电量下降为 5 3 4 2 库仑 ，但当 矿渣掺量达 ： lJ 2 2 0 k g m3 ， 混凝土强度下降较明显 ( 5 0 1 Mp a ) ， 氯离子渗透 电量 下降不 明显 ( 约8 库 仑 )；随龄 期增加 到9 0 d，氯离子渗 透 电量进 一 步下降。 使用硅灰可以降低混凝土氯离子渗透 电量， 但对 混凝土 工作性恶化较 严重，不利 于混凝 土施 工 。 1 0 1