曹晓婧，陈 斌

（1.兰州城市建设学校，甘肃兰州 730046；2.兰州九州经济开发区管委会，甘肃兰州 730046）

0 前言

在混凝土中掺入引气剂，引入大量均匀、稳定的微小气泡，能够有效改善混凝土的孔结构，是大幅提高混凝土耐久性的技术措施之一[1,2]。不过，适当引气能够很好改善混凝土的性能，含气量较大则不利。在低强度引气混凝土抗腐蚀性的试验研究中表明[3]：C30引气混凝土在目标含气量为3%左右时对改善混凝土的性能最好，而在混凝土中使用矿物外加剂，也成为提高混凝土耐久性的主要措施[4,5]。常用的粉煤灰、矿渣、硅灰等活性矿物外加剂，由于化学组成、结构、细度等各不相同，其掺入混凝土后各有特点。本文根据已往的实验资料分别加入不同含量的矿物外加剂来研究不同矿物外加剂对C30引气混凝土耐久性的影响规律。

1 试验概况

1.1 试验原材料

（1）水泥：采用甘肃水泥永登祁连山水泥有限公司生产的42.5级普通硅酸盐水泥，各项性能满足标准要求。

（2）砂子：采用级配良好的中砂，细度模数为2.31，表观密度2.64 g/cm3，堆积密度1 548 kg/m3。

（3）石子：采用级配良好的碎石,粒径为5～10 mm，含泥量0.3%，表观密度 2.369 g/cm3，堆积密度1 563 kg/m3。

（4）矿物外加剂：粉煤灰采用兰州热电厂的Ⅰ级粉煤灰，矿渣粉为安徽朱家桥水泥有限公司生产的Ⅲ级矿渣粉，硅灰为西北铁合金厂所产，性能满足要求,检测依据为《高强高性能混凝土用矿物外加剂(GB/T 18736—2002)》。

（5）化学外加剂：所掺化学外加剂有减水剂和引气剂,减水剂为陕西咸阳混凝土外加剂有限公司生产的SDJ聚羧酸高效减水剂，引气剂为同济大学研制的粉状SJ-2型引气剂。

1.2 混凝土的配合比

结合已往的试验成果，所设计的混凝土是目标含气量为3%的不同矿物外加剂的混凝土。其中，JQ表示基准引气混凝土；FQ表示掺粉煤灰的引气混凝土；KQ表示掺矿渣的引气混凝土；GQ表示掺硅灰的引气混凝土。其配合比情况见表1。

试验所用的混凝土水胶比为0.5，新拌混凝土的塌落度通过控制水泥用量及减水剂用量控制在160 mm左右。

1.3 试验方法

利用气压式含气量测定仪来测定混凝土拌合物的含气量；采用ASTM C1202直流电量法测试混凝土抗氯离子渗透性,根据所测库仑值,判断混凝土抗渗透性[6];混凝土抗盐类腐蚀性测试方法如下:将成型的混凝土试件(40 mm×40 mm×160 mm)标准养护90 d后分别浸泡于强腐蚀盐溶液和水中,腐蚀溶液中的试件采用干湿循环的腐蚀方式.在借鉴以往试验的基础上[7],本试验干湿循环选择在40℃（±5℃）恒温箱中进行，烘干15 h+浸泡9 h，即每个循环为24 h。强腐蚀复合盐溶液:含盐总量22.36%,其中硫酸钠的含量为10.36%,氯化镁的含量为12.00%.定期测定各类混凝土试件的抗压抗折强度,以强腐蚀溶液中的试件强度与水中养护试件的强度比值为抗蚀系数来评价混凝土的抗腐蚀性。

表1 各类引气混凝土的配合比

2 试验结果及数据分析

2.1 不同矿物外加剂对引气混凝土物理力学性能试验结果

由于不同矿物外加剂本身的活性不同，其掺入引气混凝土后，对引气混凝土强度的影响有所不同，不同矿物外加剂对引气混凝土物理力学性能试验结果，见表2。

表2 不同矿物外加剂对C30引气混凝土的塌落度、含气量和抗压强度的试验结果

从表2可以看出，掺入粉煤灰后，由于粉煤灰活性较低，造成引气混凝土的早期抗压强度较低，略高于基准混凝土，但后期抗压强度增长较快；掺入矿渣，早期强度较低，后期强度提高较快；硅灰引气混凝土早期和后期抗压强度都明显高于基准引气混凝土。

2.2 不同矿物外加剂对引气混凝土电通量的影响

各类型引气混凝土抗氯离子渗透试验的结果见图1。

图1 目标含气量为3%的引气混凝土电通量值（90 d）

在给定三种矿物外加剂相应掺量的情况下，粉煤灰引气混凝土的抗氯离子渗透性最好，硅灰引气混凝土的抗氯离子渗透性其次，矿渣引气混凝土的抗氯离子渗透性能较前两者略低，但均比基准引气混凝土有较大提高。从电通量来看，基准引气混凝土抗氯离子渗透性为中等水平（电通量在2 000～4 000 C），粉煤灰引气混凝土和硅灰引气混凝土均为极低水平（电通量在100～1 000 C），矿渣引气混凝土为低水平，电通量略高于1 000 C。这是由于三者中矿渣的活性较低，硅灰的活性较高，而粉煤灰虽早期活性低，但后期活性较高所致。

2.3 不同矿物外加剂对引气混凝土抗腐蚀性的影响

各类矿物外加剂的引气混凝土在干湿循环作用下抗腐蚀试验结果见图2、图3。

图2 不同矿物外加剂的引气混凝土在不同龄期的抗压抗蚀系数

图3 不同矿物外加剂的引气混凝土在不同龄期的抗折抗蚀系数

由图2可知，图中不同矿物外加剂的C30引气混凝土在干湿循环腐蚀的条件下，腐蚀60次时其抗压抗蚀系数均大于1，腐蚀120次时，基准引气混凝土和粉煤灰引气混凝土的抗压抗蚀系数小于1，而矿渣引气混凝土和硅灰引气混凝土的抗压抗蚀系数大于1，加矿物外加剂的引气混凝土的抗压抗蚀系数都大于对应龄期基准引气混凝土的抗压抗蚀系数。

由图3可知，腐蚀60次时，基准引气混凝土的抗折抗蚀系数小于1，加矿物外加剂的引气混凝土的抗折抗蚀系数大于1，腐蚀120次时，其抗折抗蚀系数都小于1，说明掺矿物外加剂混凝土的抗腐蚀性很强。

2.4 不同矿物外加剂对引气混凝土的质量变化的影响

不同矿物外加剂的引气混凝土在腐蚀环境下的质量变化的试验结果见图4。

图4 不同矿物外加剂的引气混凝土在腐蚀环境下的质量变化

由图4可知，0～60 d时，FQ质量损失率最大，JQ和GQ非常接近，KQ最小，但四种混凝土总体相差都不大。60～120 d时，FQ质量损失率与0 d～60 d的质量损失率变化不大，而JQ、KQ和GQ的质量损失率都在递增。

3 结论

（1）掺入粉煤灰，由于粉煤灰自身活性较低，其早期抗压强度低于基准引气混凝土，但后期有较大增长。而且可以较大程度提高混凝土的抗氯离子渗透性和抗腐蚀性。

（2）掺入矿渣，其早期抗压强度低于基准引气混凝土，但后期有较大增长。而且可以较大程度改善了混凝土的抗氯离子渗透性和极大提高了混凝土的抗腐蚀性。

（3）掺入硅灰，不仅提高了引气混凝土的强度。明显的提高了混凝土的抗氯离子渗透性抗腐蚀性。

（4）从试验结果来看，综合比较粉煤灰、矿渣和硅灰三种矿物外加剂，硅灰对引气混凝土的耐久性能改善作用最明显，矿渣其次，粉煤灰相对较差。

[1]科斯马特卡,等.混凝土设计与控制[M].重庆:重庆大学出版社,2005.

[2]姚文杰.大掺量引气剂混凝土在高寒干燥地区的抗冻性研究[J].煤炭技术,2006(8):94-96.

[3]曹晓婧.低强度引气混凝土抗腐蚀性的试验研究[D].甘肃兰州:兰州交通大学,2008.

[4]Tarun R N,Shiw S S,Bruce W R.Effect of source of fly ash on abrasion resistance of concrete[J].Journal of Mate2 rials in Civil Engineering,2002,9(10):417-425.

[5]Leng Fanguang,Feng Naiqing.An experiment study on the properties of restance to diffusion of ions of fly ash and blast furnace slage concrete[J].Cement and Concrete Re2 search,2000,30(6):989-992.

[6]吴中伟,廉慧珍.高性能混凝土[M].北京:中国铁道出版社,1999.

[7]石明霞,谢友均,刘宝举.水泥—粉煤灰复合胶凝材料抗硫酸盐结晶侵蚀性[J].建筑材料学报,2003(6):350-355.