劉芳芳 王 磊 劉道寬 趙燕茹

（內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院， 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051）

0 引言

混凝土是當(dāng)今主要的建筑工程材料之一，眾多混凝土結(jié)構(gòu)工程向海洋環(huán)境發(fā)展，使氯離子侵蝕問(wèn)題成為當(dāng)前混凝土耐久性研究的熱點(diǎn)之一[1,2]。近年來(lái)混凝土抗氯離子滲透性能的研究基本上集中于化學(xué)外加劑及礦物摻合料的應(yīng)用。

1 氯離子在混凝土中的傳輸機(jī)理

氯離子在混凝土中的輸運(yùn)過(guò)程實(shí)質(zhì)上是帶電粒子在多孔介質(zhì)的孔隙液中傳質(zhì)的過(guò)程。對(duì)應(yīng)于粒子傳質(zhì)過(guò)程中所發(fā)生的基礎(chǔ)物理化學(xué)過(guò)程包括：擴(kuò)散，對(duì)流，綁定和電遷移等[1]。

2 礦物摻合料對(duì)混凝土抗氯離子滲透性能的影響

礦物摻合料表面能高，對(duì)水泥顆粒的孔隙有微觀填充作用，且具有化學(xué)活性，因此可以改善普通混凝土的諸多材料性能，其中常用于增強(qiáng)混凝土抗?jié)B性能的礦物摻合料有粉煤灰、礦渣以及硅灰。

2.1 單摻粉煤灰

摻入粉煤灰的混凝土抗?jié)B性明顯提高，可以有效阻礙氯離子向混凝土內(nèi)部傳輸?？?jié)B性提高的主要原因在于：①水化后形成的 C-S-H凝膠可有效堵塞擴(kuò)散通道；②陽(yáng)離子（Ca2+、Al3+、Si4+等）濃度提高，可發(fā)揮限制腐蝕性陰離子（Cl—等）的移動(dòng)能力；③微集料效應(yīng)使硬化水泥石內(nèi)的孔隙結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，不利于粒子移動(dòng)[1,2]。

林旭健等[3]研究表明：摻加粉煤灰后，混凝土試塊中通過(guò)的總電量顯著降低，混凝土的抗鋼筋銹蝕性能提高。羅伯光等[4]研究表明：在再生混凝土中摻入粉煤灰可提高再生混凝土的抗氯離子滲透性能，而且降低了氯離子滲透系數(shù)；礦物摻合料提高再生混凝土抗氯離子滲透性能隨著水灰比的增加效果越明顯。Jitendra等[5]研究摻粉煤灰的漿體在不同氯離子濃度侵蝕液侵蝕下的氯離子結(jié)合性能，發(fā)現(xiàn)粉煤灰的摻入會(huì)增加漿體的氯離子結(jié)合量，從而提高了混凝土的抗氯離子滲透性能。

2.2 單摻高爐礦渣

大摻量礦渣與 Ca(OH)2起火山灰反應(yīng),生成強(qiáng)度更高、穩(wěn)定性更好的低堿度C-S-H,同時(shí)消耗結(jié)晶粗大定向排列的 Ca(OH)2,改善界面結(jié)構(gòu);生成產(chǎn)物將填塞混凝土孔隙,使孔結(jié)構(gòu)細(xì)化,密實(shí)性提高,進(jìn)一步提高混凝土的抗氯離子滲透性能[1,2]。

何富強(qiáng)等[6]研究表明：在混凝土中摻入礦渣能顯著的降低混凝土的6h電通量、初始電流以及氯離子滲透深度。余紅發(fā)等[7]研究表明：當(dāng)固定水灰比和膠凝材料用量時(shí)，隨著礦渣摻量的增加，混凝土對(duì)氯離子的結(jié)合能力先增加后降低；當(dāng)?shù)V渣摻量為40%時(shí)，混凝土的總結(jié)合能力最大。Tarek等[8]研究表明：當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)處于氯離子環(huán)境中時(shí)，使用礦渣水泥能夠使表層混凝土以及混凝土中的過(guò)渡區(qū)變得密實(shí)，從而提高混凝土的抗氯離子侵蝕能力。

2.3 單摻硅灰

在混凝土中摻入硅灰可使水化物中Ca/Si減小，水化物能與氯離子結(jié)合，使混凝土抗氯離子侵入能力提高。同時(shí)使骨料周?chē)錆M(mǎn)致密的無(wú)定形的C-S-H相，從而使粗骨料與水泥石間的界面過(guò)渡區(qū)得到明顯改善，進(jìn)而提高混凝土的抗氯離子滲透性能[1,2]。

袁銀峰等[9]試驗(yàn)表明：在水灰比以及膠凝材料總量都保持不變時(shí)，隨硅灰摻量的升高，混凝土對(duì)氯離子的結(jié)合能力有逐漸降低的趨勢(shì)，且與硅灰摻量線(xiàn)性相關(guān)。羅伯光等[4]研究表明：?jiǎn)螕降V渣、粉煤灰、硅灰對(duì)再生混凝土的抗氯離子滲透性能都有不同程度的提高，其中以硅灰效果最好，其次為粉煤灰，再者為礦渣。Mohammad等[10]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)無(wú)論水灰比為何值時(shí)，在硅灰替代比由0增加到7.5%的混凝土中的氯離子擴(kuò)散率都顯著降低，而且在7.5%時(shí)基本上達(dá)到最小值。

3 結(jié)語(yǔ)

伴隨著混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題得到越來(lái)越廣泛的關(guān)注,未來(lái)需要進(jìn)一步研究的內(nèi)容有：其他類(lèi)型礦物摻合料摻入混凝土中對(duì)混凝土抗?jié)B性能的影響；不同礦物摻合料摻到混凝土中對(duì)混凝土抗?jié)B性能提高的最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的最優(yōu)比例；能提高混凝土抗?jié)B透性能的其它外加劑或方法的研究。

[1]金偉良,趙羽習(xí). 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性 [M].北京: 科學(xué)出版社, 2014.

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[4]羅伯光,覃荷瑛. 礦物摻和料對(duì)再生混凝土抗氯離子滲透性能的影響研究[J].公路工程,2014,39(05):114-118.

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[7]余紅發(fā),翁智財(cái),孫偉,陳浩宇,張金花. 礦渣摻量對(duì)混凝土氯離子結(jié)合能力的影響[J]. 硅酸鹽學(xué)報(bào),2007,(06):801-806

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[9]袁銀峰,麻海燕,余紅發(fā),翁智財(cái),達(dá)波,肖衛(wèi),麻海艦,吳雅玲. 硅灰摻量對(duì)混凝土氯離子結(jié)合能力的影響[J]. 硅酸鹽通報(bào),2014,33(09):2320-2325.

[10]Mohammad S，Alireza R，Hamed L． Long-term chloride diffusion in silica fume concrete in harsh marine climates[J].Cement and Concrete Composites，2009，31( 10) :769-775．