田如鎮(zhèn) 李 航 /華北理工大學(xué)建筑工程學(xué)院

粉煤灰和硅灰對海工混凝土抗凍性能影響綜述

田如鎮(zhèn) 李 航 /華北理工大學(xué)建筑工程學(xué)院

海洋工程中的混凝土普遍需要具有抗凍性能，結(jié)合試驗表明摻合料對提升混凝土抗凍性有著十分積極的作用。本文主要綜述了粉煤灰、硅灰以及復(fù)摻粉煤灰與硅灰對海工混凝土抗凍性能的影響，為進(jìn)一步提高混凝土抗凍性能問題的研究提供了一定的依據(jù)。

海工混凝土；凍融破壞；粉煤灰；硅灰；抗凍性

前言

隨著我國海洋探索的進(jìn)程，海洋工程方面的混凝土將會應(yīng)用的越來越廣泛。海工混凝土耐久性的指標(biāo)除了強(qiáng)度，拌合物和易性應(yīng)滿足設(shè)計、施工要求外，還需具有抗?jié)B性、抗凍性等性能。我國地域廣闊，有相當(dāng)大的面積處于嚴(yán)寒地帶，致使不少水工建筑物產(chǎn)生了凍融破壞現(xiàn)象。已有研究表明[1]活性摻合料在混凝土中的應(yīng)用能充分發(fā)揮其火山灰活性效應(yīng)、微集料效應(yīng)、減水塑化效應(yīng)及耐久效應(yīng)?；钚該胶狭峡梢源蠓忍岣呋炷恋母鞣N性能，包括了施工性能、物理力學(xué)性能和耐久性能等。根據(jù)全國水工建筑物耐久性調(diào)查，在32座大型混凝土壩工程、40余座中小型工程中，22%的大壩和21%的中小型水工建筑物存在凍融破壞問題，大壩混凝土的凍融破壞主要集中在東北、華北、地西北區(qū)，尤其在東北嚴(yán)寒地區(qū)興建的水工混凝土建筑物，很多工程局部或大面積地遭受不同程度的凍融破壞[2]。在長期自然環(huán)境和使用條件下混凝土結(jié)構(gòu)會逐漸喪失耐久性，進(jìn)而影響結(jié)構(gòu)物的長期使用和安全運(yùn)行，凍融破壞是導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)耐久性劣化的主要原因之一，特別是地處寒冷地區(qū)的水工建筑物。因此，針對我國沿海寒冷地區(qū)、嚴(yán)寒地區(qū)開展海工混凝土抗凍性能研究，對寒冷地區(qū)海工混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，延長結(jié)構(gòu)物的使用年限，提高投資效益，加快經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐，具有重大的現(xiàn)實意義[3]。

一、不同摻合料對混凝土抗凍性能影響

（一）單摻粉煤灰

在施工中適當(dāng)摻入粉煤灰，不僅可以節(jié)省水泥，且可以明顯改善混凝土性能。嚴(yán)捍東等[4]參照《普通混凝土長期性能和耐久性試驗方法》測量標(biāo)準(zhǔn)試塊凍融循環(huán)前后的重量，計算出重量的損失率，通過對比測試不同齡期對混凝土的抗凍性影響。研究表明，通過大摻量粉煤灰水工混凝土試驗得出結(jié)論混凝土的抗凍性隨粉煤灰摻量的增加而提高。孔靖勛[5]通過研究研究了在海水養(yǎng)護(hù)條件下，大摻量粉煤灰混凝土和普通混凝土的抗海水凍融能力，結(jié)果表明: 含氣量在6%左右的普通混凝土在進(jìn)行海水凍融時有良好的抗凍性，而粉煤灰摻量為50%的大摻量粉煤灰混凝土抗海水凍融能力差。白轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)[6]對水工混凝土中粉煤灰摻合料對混凝土性能的影響進(jìn)行研究，試驗結(jié)果表明：當(dāng)粉煤灰摻量為 15%時，混凝土抗凍性可得到改善；當(dāng)粉煤灰摻量為 25%時，在反復(fù)凍融循環(huán)作用下，混凝土強(qiáng)度逐漸降低。因此，粉煤灰摻量合適能夠提高混凝土的抗凍性能， 但摻量過大對混凝土抗凍性能就會有一定的負(fù)面影響。

（二）單摻硅灰

在我國，通常將硅灰作為摻合料用于混凝土工業(yè)中，一方面可節(jié)約水泥熟料，降低混凝土的生產(chǎn)成本，有效減少環(huán)境污染，保護(hù)環(huán)境，另一方面硅灰具有很好的活性，能夠很好的改善混凝土的抗凍性能。楊文武等[7]按照標(biāo)準(zhǔn)海工混凝土凍融循環(huán)JTJ270-98快凍方法執(zhí)行，凍融介質(zhì)為天然海水凍融循環(huán)300次，25次做一個橫向基頻動彈性模量和質(zhì)量損失測試。研究表明硅灰與合適摻量的引氣劑復(fù)合使用，可以大幅度提高混凝土抗凍融性能。雷秀玲等[8]針對白山抽水蓄能泵站進(jìn)行硅粉混凝土配合比設(shè)計及性能研究，通過混凝土抗凍性能試驗，研究表明：硅粉混凝土的相對動彈性模數(shù)降低趨勢非常緩慢，滿足設(shè)計提出的F200和F300的技術(shù)要求。

（三）復(fù)摻粉煤灰與硅灰

當(dāng)粉煤灰與硅灰復(fù)摻達(dá)到一定比例時，會提高混凝土抗凍耐久性。劉斌云等[9]通過試驗研究了復(fù)摻粉煤灰和硅灰對混凝土抗氯離子滲透性能和抗凍融性能，試驗結(jié)果表明：復(fù)摻粉煤灰和硅灰能大幅度提高混凝土的抗氯離子滲透性能，最小能提高 51.3%，同時會降低其抗凍融性能。邵俊豐等[10]為研究礦物摻合料對混凝土耐久性能影響，分別對單摻粉煤灰，雙摻粉煤灰和硅灰三摻粉煤灰硅灰和礦渣微粉3種情況下混凝土抗壓強(qiáng)度電阻率氯離子擴(kuò)散系數(shù)以及抗凍性能進(jìn)行了試驗研究，結(jié)果表明：礦物摻合料可以改善混凝土孔結(jié)構(gòu)，硅灰可以提高混凝土抗凍性，雙摻混凝土比單摻抗凍耐久性系數(shù)提高3.86%；趙丙芳[11]通過對凍融前后的質(zhì)量損失率和相對動彈模量變化分析，確定不同粉煤灰和硅粉摻量對混凝土抗凍性能的影響，復(fù)摻粉煤灰和硅粉的最優(yōu)摻量為粉煤灰摻量為 20%、硅粉摻量為 2%為最優(yōu)摻量。

二、結(jié)束語

粉煤灰和硅灰是常見的摻合料，作為混凝土的重要摻合料在混凝土中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著不同配比不同摻合量，不管是單摻還是復(fù)摻，其混凝土的抗凍性能有著不同的程度結(jié)果。經(jīng)過大量的試驗結(jié)果表明，這兩種摻合料對混凝土抗凍性都是有利的。但不足之處是當(dāng)這兩種摻合料配比對混凝土抗凍性最有利的時候同時對其他的耐久性不一定是最有利的。今后還需廣大科研工作者共同努力，使其在抗凍融能力最利時也滿足其他耐久性條件有利，進(jìn)一步提高混凝土的綜合性能并廣泛應(yīng)用。

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[5]孔靖勛．大摻量粉煤灰混凝土抗海水凍融性能研究[J].低溫建筑技術(shù)，2016 (10)：29-32.

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[7]楊文武，郭立杰，王璐．海工硅灰混凝土抗凍性和抗氯離子滲透性與孔結(jié)構(gòu)的研究[J]．大連民族學(xué)院學(xué)報，2012(3)：246-249．

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[11]趙丙芳．摻加粉煤灰和硅粉混凝土抗凍性能試驗研究[D]．長春工程學(xué)院，2015.