龍 杰，肖靜宇

(1.中機(jī)國際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410007；2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院，湖南 長沙 410128)

0 引 言

1 材料與試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)材料

水泥：寧鄉(xiāng)水泥廠出產(chǎn)P.O 42.5，比表面積328 m2/kg。

砂：機(jī)制砂，細(xì)度模數(shù)2.80，表觀密度2 660 kg/m3，堆積密度1 490 kg/m3。

礦物摻合料：超細(xì)粉煤灰(Ultra-fine fly ash，簡寫UFA)，比表面積為550 m2/kg；一級(jí)粉煤灰(Fly ash(I)，簡寫FA(I))，比表面積為425 m2/kg；硅灰(Silica fume，簡寫SF)比表面積20 000 m2/kg。

頁巖陶粒：破碎型和圓球型高強(qiáng)頁巖陶粒。

1.2 試驗(yàn)方法

耐久性試驗(yàn)：參照GB/T 50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)》，尺寸為100 mm立方體，Na2SO4溶液選用0%、5%、10%三種不同濃度，進(jìn)行干濕循環(huán)試驗(yàn)(一次循環(huán)定義為溶液中浸泡12 h，標(biāo)準(zhǔn)烘箱12 h)，循環(huán)0、10、20、50次后，進(jìn)行抗壓破壞試驗(yàn)，并計(jì)算抗蝕系數(shù)K=試件干濕循環(huán)后的抗壓強(qiáng)度/試件干濕循環(huán)前的抗壓強(qiáng)度。

1.3 混凝土配合比設(shè)計(jì)

配合比設(shè)計(jì)參考JGJ/T 12-2019《輕骨料混凝土應(yīng)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行。主要配合比參數(shù)：膠凝材料質(zhì)量約450 kg/m3，先用FA(I)等體積置換30%機(jī)制砂。同時(shí)，再將UFA等量置換水泥或者將SF等量置換水泥，UFA置換率分別為10%，20%，30%，0%，SF置換率分別為5%、8%、10%和15%。一般混凝土設(shè)為P0，LWC編號(hào)為Q0，UFA取代編號(hào)依次為F10、F20、F30、F40，SF取代編號(hào)依次為S5、S8、S10、S15。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

圖1 濃度為0%干濕循環(huán)抗壓強(qiáng)度值

圖2 濃度為5%干濕循環(huán)抗壓強(qiáng)度值

圖3 濃度為10%干濕循環(huán)抗壓強(qiáng)度值

對(duì)試件的腐蝕影響最具代表性的Na2SO4溶液濃度為5%，此時(shí)最為接近外界的實(shí)際環(huán)境。干濕循環(huán)50次后的混凝土，抗蝕系數(shù)K值走向如圖4，先增后減。UFA最優(yōu)置換率為20%，K值為99.4%；與此同時(shí)，SF最優(yōu)置換率為10%，K值為99.6%，略高于UFA。相比之下，P0的K值為83.0%，Q0的K值為95.9%。推測(cè)其原因：雙摻環(huán)境(FA(I)和UFA，或者FA(I)和SF)，水泥中C3A含量降低，而混凝土體系中的CH被二次水化反應(yīng)消耗了，試塊環(huán)境堿度被降低了，減緩了反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行。但當(dāng)SF摻量超過一定范圍時(shí)，可能是由于水泥水化反應(yīng)的Ca2+不足，凝膠體對(duì)孔隙的填充減少，抗蝕性不增反減；UFA超過一定范圍時(shí)，可能由于早期強(qiáng)度太低，水化反應(yīng)遲緩，抗蝕性有所下降。由上述可知，當(dāng)UFA和SF置換率分別為20%和10%時(shí)，能在最大程度上抑制鈣礬石和石膏的形成。

圖4 摻合料對(duì)輕骨料混凝土抗蝕性的影響

壓汞試驗(yàn)測(cè)得混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d孔隙率及所占百分比(表1)，各組試樣與P0相比，其孔隙率普遍降低，100 nm以上的有害孔占比顯著降低。比100 nm小的孔徑所占百分比，由大到小依次為：S10、S8、F20、S15、S5、F10、F40、Q0、P0。同時(shí)運(yùn)用工業(yè)CT透視圖觀察宏觀結(jié)構(gòu)，普通混凝土(P0)和輕骨料混凝土(Q0)28 d工業(yè)CT透視圖。內(nèi)部孔隙相對(duì)較大且分布較密的普通混凝土基體，更易被侵蝕性介質(zhì)侵蝕造成破壞。

表1 不同混凝土28 d內(nèi)部孔隙率

由表1可知，輕骨料的孔隙率顯著降低，百分比含量明顯增多的是50～100 nm，F(xiàn)20為P0的1.48倍，S10為P0的1.56倍；小于100 nm百分比含量，F(xiàn)20為P0的1.39倍，S10為P0的1.46倍，且隨齡期的增長，各組試樣也均呈現(xiàn)出不斷細(xì)化的發(fā)展趨勢(shì)，SF輕骨料混凝土孔隙率比UFA輕骨料混凝土稍低。

3 結(jié) 論

(1)在相同條件下，LWC具有優(yōu)良的抗蝕性，超細(xì)粉煤灰最優(yōu)置換率為20%，硅灰最優(yōu)置換率為10%。

(2)在雙摻環(huán)境中，試樣孔徑明顯減小，特別是50～100 nm的百分比含量顯著增加，相對(duì)于普通混凝土，超細(xì)粉煤灰、硅灰LWC中孔徑小于100 nm的累計(jì)百分比含量分別為1.39和1.46倍。