复掺超细掺合料的高性能混凝土抗硫酸盐侵蚀试验研究.pdf

文章编 号 ： 1 0 0 7 - 0 4 6 X ( 2 0 l 4 ) 0 卜 0 0 0 1 - 0 5 粉 煤灰 复掺超细掺合料的高性能混凝土抗硫酸盐侵蚀试验研究 E x p e r i me n t a l S t u d y o f S u l f a t e R e s i s t a n c e o f Hi g h P e r f o r ma n c e Co n c r e t e Mi x e d wi t h U l t r a F i n e A d mi x t u r e 黄志斌- -一 ，袁 芬z ，李光玉z ，曹浩鹏2 ( 1 新疆农业大学 水利与土木工程学院新疆，乌鲁木齐 8 1 0 0 5 2 ；2 新疆研科节能科技有限公司，新疆乌鲁木齐 8 1 0 0 5 2 ) 摘要： 通常采用低水胶 比、掺加 高效减水剂和大掺量超细掺合料可有效改善混凝土水泥石、界面过渡区两个微结 构，大大提 高混凝土密实度 ，使混凝土强度、抗渗性、抗侵蚀性高性能化 ，特别是复掺超细掺合料的高性 能混凝土有更佳的宏观性能。针对单掺 级粉煤灰混凝土早期强度低的弱点，采用级粉煤灰和YK一高 耐久性混凝土矿物外加剂复掺的高性能混凝土 ，不仅提高了各龄期强度，而且在硫酸盐侵蚀试验 中，取得 了优 异的 抗蚀 效果 。 关键 词 ： 复掺 级 粉煤 灰和YKm；抗压 强度 ；抗 硫 酸盐侵 蚀 ；水胶 比 中图分类号 ：Tu 5 2 8 3 3 文献标 志码 ：A 0 前 言 新疆是典型的干旱地区，地下水和土壤中富含硫酸盐， 硫酸盐对使用硅酸盐类水泥配制的混凝土会产生侵蚀。我 国水泥行业又主要：生产的多是硅酸盐水泥和普硅水泥。用 这两种水泥配制的? 昆 凝土一旦被硫酸盐侵蚀，造成的侵蚀 破坏后果常常都很严重，对混凝土工程危害巨大。因此， 在新疆抗硫酸盐侵蚀是混凝土耐久性的一项重要技术性能。 大多数工程技术人员常认为硫酸盐对混凝土的侵蚀实质是 对水泥的侵蚀，对： 有抗硫酸盐侵蚀性要求的混凝土，大多 采用高抗硫酸盐水泥。但是应用实践证明，使用高抗硫酸 盐水泥混凝土的抗侵蚀性仍具有局限性。新疆研科节能科 技有限公司在硫酸盐侵蚀试验研究中发现，采用0 4 0 水灰 比的高抗硫水泥混凝土在 s 0 z 一 浓度4 0 0 0 m g L 硫酸盐溶 液中的抗蚀龄期只有 6 个月；新疆农业大学水利与土木工 程学院硕士研究生阿里木江同样采用 0 4 0 水灰比的高抗硫 水泥混凝土在 S 0 一 浓度 2 5 0 0 m g L硫酸盐溶液中的抗蚀 龄期也只有 8 个月。这说明，仅仅使用高抗硫水泥还不能 完全解决混凝土工程的抗硫酸盐侵蚀性问题，因新疆许 多地区的地下水或土壤中所含的硫酸盐远远超出S O 一 浓 度 2 5 0 0 m g L和 4 0 0 0 m g L 。 现代材料科学研究指出：微结构一l生能关系是材料 科学的核心。混凝土是由集料、水泥石、集料与水泥石界 面结构 ( 简称界面过渡区) 三项组成。水泥石和界面过渡 区是混凝土中的两个重要微结构，而且这两个微结构是随 时间、环境温度和湿度而变化的，它们的正常变化必然影 响混凝土的各项宏观技术性能 ( 强度、抗渗 、 抗侵蚀等 ) 。 新疆研科节能科技有限公司在高性能混凝土试验研究 中发现，采用低水胶比、掺加高效减水剂和大掺量超细掺 合料就能有效改善混凝土水泥石、界面过渡区两个微结构， 大大提高混凝土密实度，使混凝土强度、抗渗性、抗侵蚀 性高性能化。特别是复掺超细掺合料的高性能混凝土有更 佳的宏观性能。针对单掺 级粉煤灰混凝土早期强度低的 弱点，采用 级粉煤灰和Y K m高耐久性混凝土矿物外加 剂 ( 属新疆研科节能科技有限公司自制研发的产品) 复掺 的高性能混凝土，不仅提高了各龄期强度，而且在硫酸盐 侵蚀试验中，取得了优异的抗蚀效果。 1 原材料 1 1 水 泥 试验水泥选用新疆青松水泥厂生产的4 2 5 R普通硅酸 盐水泥。其技术性质和矿物成分的测定结果见于表 1 和表2 中。侵蚀对比试验用高抗硫水泥， 选用天山P H S R4 2 5 ( 高抗硫水泥)，其技术性质和矿物成分见表 3 和表4 。 1 2 0 1 4 粉煤灰 1 表 1 青松水泥的技术性质 熟料矿物成分含量 硅酸三钙 ( C 3 S ) 硅酸二钙 ( C 2 S ) 铝酸三钙 ( C 3 A) 铁铝酸四钙 ( C 4 A F) 水泥中混合材掺量 水泥中三氧化硫 ( S O3 ) 矿渣粉 粉煤灰 煤矸石 表 4 侵蚀对比试验用天山 P H S R 4 2 5水泥的矿物成分 1 6 1 2 粉煤灰 试验使用苇湖梁电厂生产的晨科牌 级粉煤灰，其 理化性能检验结果见表5 ，试验用的粉煤灰属低钙灰。 表 5苇湖梁电厂 级粉煤灰理化性能指标检测 通过扫描电镜观测，该粉煤灰颗粒多呈实心的微细球 状颗粒，表面较光滑。 l - 3 砂 由于本课题侵蚀试验采用胶砂，因此所使用的砂为符 合国家标准 G B T 1 7 6 7 1 水泥胶砂强度检验方法( I S O 法) 要求的标准砂。 1 4 减水剂 根据 G B 5 0 1 1 9 2 0 0 3 混凝土外加剂应用技术规范 附录 A“ 混凝土外加剂对水泥适应性检测方法”，试验选 用天山建材F D N高效减水剂与试验所用水泥、水泥加超细 掺合料进行适应性试验，最终确定 F D N高效减水剂对水 泥的最佳掺量是 0 8 。 1 5 拌制养护用水 试验中拌合水和养护水均用试验室自来水。 2 COAL ASH 1 201 4 Y K H I 高耐久性混凝土矿物外加剂 本课题使用的是新疆研科节能科技有限公司Y K 一 高 耐久性混凝土矿物 H J I 剂。 2 试验内容 我们采用高性能混凝土配制技术，采用 O 4 0 水胶比， 掺加高效减水剂和大掺量 级粉煤灰，并复掺一定比例 的Y K I U高耐久性混凝土矿物外加剂，对混凝土进行强 度、抗渗和抗硫酸盐侵蚀试验。其中抗硫酸盐侵蚀试验还 进行了普通混凝土、高抗硫水泥混凝土与高性能混凝土的 对比试验。 2 1 强度试验 在同水胶比的条件下，单掺粉煤灰的混凝土与复掺 级粉煤灰和 Y K 一 1 1I高耐久性混凝土矿物外加剂的混凝土 强度对比试验结果见表 6 。 表 6 混凝土强度对比试验结果 试件 胶凝材料 编 号水 胶 比 i 抗 压 强 J M P a ,y -g D N减水剂 。 31 5 9 2 4 4 6 3 5 7 9 2 7 8 l 41 6 9 3 6-3 6 5 2 0 4 4 4 7 3 由表 6 可见，复掺Y K 一 1 1I 高耐久性混凝土矿物外加剂 的混凝土 7 d 、 2 8 d的强度均有明显的提高，其中7 d 早期 8 8 8 盘 瞄 北 0 O 6 6 如 加 如 如 4 4 4 4 O O O O 强度分别提高了 1 3 3 、 2 4 8 、2 3 0 。 2 2 抗渗试验 1 3 7 ，2 8 d的强度分别提高 2 3 抗侵蚀试验 复掺级粉煤灰和Y K H I 高耐久性混凝土矿物外加剂 的混凝土抗渗试验结果见表 7 。 表 7 混凝土抗渗试验 侵蚀试验采用宏观与微观相结合的方法。宏观方法主 要研究混凝土中砂浆侵蚀，采用 G B T 7 4 9 -2 0 0 8 水泥抗 硫酸盐侵蚀试验方法中的 “ K 法”。微观方法则对侵蚀 试件的水泥石微观结构进行电镜、能谱测试。不论宏观侵 蚀试验，还是微观试验，统一采用 1 0m mX 1 0m m 6 0 m m 胶砂试件，宏观侵蚀抗蚀能力以抗蚀系数表示 ，0 8 表示合格 、0 8表示侵蚀破坏。抗侵蚀试验结果详见 表 8 。 表 8普通混凝土、高抗硫酸盐硅酸盐水泥混凝土与复掺粉煤灰和Y K m的高性能混凝土抗蚀能力对比 注： 试验用的是胶砂比均为1 ： 2 2 。 由表 8可见，水胶比0 4 8 5的普通混凝土胶砂试件抗 蚀能力可达抵抗 S O 一 1 0 0 0 m g L 及其以下硫酸盐环境水侵 蚀，即抵抗 V C的水平。高抗硫水泥混凝土胶砂试件抗蚀 能力可达抵抗S O 一 1 0 0 0 m g L 及其以下硫酸盐环境水侵蚀， 即抵抗 v c的水平。水胶比0 4 0 ，复掺 2 4 、4 4 粉煤 灰加 6 Y K 一 的高性能混凝土胶砂试件抗蚀能力分别可 1 2 0 1 4 粉煤灰 3