摘""""" 要： 抗?jié)B混凝土是一種價格低廉，體積穩(wěn)定性好，耐久性好的一種工程復合材料，在研究在橋梁、大壩等建筑工程上應用具有重要意義。根據(jù)目前研究，加入適量的礦物摻合料可以有效提高混凝土的抗?jié)B性能，為抗?jié)B混凝土的應用發(fā)揮更好的優(yōu)勢。文中從粉煤灰、硅灰、礦渣、纖維對其改善滲透效果進行總結(jié)，為抗?jié)B混凝土在重點工程領域的應用提供有效參考。

關" 鍵" 詞：抗?jié)B混凝土； 礦物摻合料； 滲透性能

中圖分類號：TU528"""" 文獻標識碼： A"""" 文章編號： 1004-0935（20202024）0×3-00000439-0×5

隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展、城市化建設的不斷推進，我國公路橋梁隧道的建設進程也如雨后春筍般發(fā)展。但由于隧道建設工程的復雜性，目前我國部分隧道、橋梁、大壩也存在系列問題，其中發(fā)現(xiàn)隨著時間的推移，混凝土結(jié)構(gòu)會有一定的滲透侵蝕，發(fā)生一定的破壞，不僅為后期養(yǎng)護帶來了麻煩，更為嚴重的是可能會引發(fā)相關的質(zhì)量安全問題。

在我國城市軌道交通快速發(fā)展的進程中，地鐵站臺及行車隧道的主體結(jié)構(gòu)時有滲水現(xiàn)象的發(fā)生，對其安全運行產(chǎn)生了很大影響。究其原因，大多是修建車站基礎構(gòu)造所采用的混凝土抗?jié)B透能力較差，或與其附屬構(gòu)件的連接之間因施工質(zhì)量問題而存在漏水滲透現(xiàn)象。當這些長期存在于地下空間的混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫發(fā)生滲水現(xiàn)象時，伴隨而來的以水為介質(zhì)的氯離子等有害離子也會進入混凝土內(nèi)部，包裹在混凝土內(nèi)部的鋼筋會發(fā)生銹蝕現(xiàn)象，導致鋼筋混凝土強度降低，對建筑物結(jié)構(gòu)的使用壽命和安全性造成了很大的影響[1]。且在地鐵站通常對其抗?jié)B、防水、抗裂等都有著一定的嚴格要求，在施工時更要控制質(zhì)量問題，特別是大體積抗?jié)B混凝土，要時刻分析抗?jié)B混凝土質(zhì)量問題。防滲、抗裂、防水混凝土的應用對于建筑結(jié) 構(gòu)實體質(zhì)量來說影響較大，有必要對其進行深入研究[2-4]。因此在工程領域，研發(fā)一種密實性好、抗?jié)B透能力強的混凝土對改善地下交通工程的滲透能力有舉足輕重的意義，同時也成為國內(nèi)外業(yè)界高度關注的研究熱點之一。

同時，在努力實現(xiàn)“碳中和，碳達峰”目標的當下，對綠色建材的合理有效使用已然成為實現(xiàn)其目標的重要一環(huán)。對此，有許多學者進行大量研究，通過加入礦物摻合料來提升抗?jié)B性能。加入礦物摻合料可以有效提高混凝土的密實性，進一步提高抗水滲透能力與抗氯離子滲透性能，能使抗?jié)B混凝土在工程應用中發(fā)揮更好的優(yōu)勢。

1" 礦物摻合料

1.1" 粉煤灰

粉煤灰是煤灰經(jīng)過高溫燃燒而產(chǎn)生的一種固體廢棄物顆粒，主要來源于燃煤電廠和鍋爐排灰煙氣管中。景延會[5]通過將粉煤灰加入混凝土中進行試驗，證明粉煤灰對混凝土的致密性，強度，體通過積穩(wěn)定性都有所提高。同時，粉煤灰有很好的可持續(xù)性，減少資金消耗，加入粉煤灰可以進一步提高混凝土的后期強度與減水和易性，也可以使得混凝土抗?jié)B性、耐久性都得到了極大的增強。

Wang等[6]在混凝土中加入10%和20%的粉煤灰微珠顆粒對混凝土的抗?jié)B性進行了研究。加入這種超細粉煤灰后可以有效改善界面過渡區(qū)，反應產(chǎn)物堵塞了硬化水泥漿體的連通孔隙，使FAM基混凝土具有更好的密實性。隨著FAM含量從10%增加到20%，電荷量逐漸減少，使得連接的孔隙率更低，F(xiàn)AM顆粒的填充作用顯著改善了混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)，提高了混凝土的抗壓強度和氯離子滲透性。

謝沛蓉[7]研究了不同礦物摻合料對混凝土透水性能影響，結(jié)果表明，粉煤灰的加入會降低抗?jié)B混凝土的抗壓強度，但透水性能會明顯提高，而且摻量為10%為最佳配比。

馬騰飛等[8]通過9種不同的碳化粉煤灰摻量進行試驗，使用氣體滲透試驗結(jié)果表明，隨著碳化粉煤灰的摻量增加，混凝土的氣體滲透系數(shù)先減小后增加，在20%摻量時效果最好。同時也研究了碳化粉煤灰對水工混凝土抗?jié)B性的影響，結(jié)果顯示，碳化礦粉對提高水工混凝土的抗?jié)B性具有重要作用，且摻量為20%的工程效果最佳，更加有利于提高混凝土的耐久性能。

José等[9]研究了四種不同試驗對粉煤灰對混凝土中氯化物滲透影響的敏感性，四種試驗都表明隨著粉煤灰含量的增加，氯離子的深度和擴散系數(shù)減小，含有27%粉煤灰的不同水灰比的混凝土顯示出接近標準值的擴散系數(shù)。通過孔隙率測試，粉煤灰引起的孔隙細化作用增加了孔隙的百分比，從而降低了有效孔隙率?？紫兜牧吭酱?，與氯離子滲透有關的混凝土阻力就越大。通過XRD和掃描電鏡檢測微觀結(jié)構(gòu)，分析得出在含有粉煤灰的混凝土中，弗里德爾鹽的存在更為強烈，如圖1所示為12%摻量下的微觀形貌，如圖2所示為27%摻量下微觀形貌可以明顯看出存在弗里德爾鹽，且27%的含量比12%要明顯增多，更加有利于降低氯離子在混凝土中的滲透速度。

1.2" 硅灰

Ali等[13]研究了硅灰兩種不同摻量代替水泥對新拌和硬化混凝土性能的影響，添加硅灰可將穿透深度分別降低23%和33%。MIP結(jié)果和SEM圖像表明，添加此種火山灰材料降低了總孔隙率和孔體積，有利于混凝土抗?jié)B透性能的提高。

寧逢偉[14]等研究表明，使用一定量的膨脹劑和硅灰兩者復摻進行試驗，可以有效改善混凝土的抗?jié)B性能。硅灰摻量為10%時，由于硅灰具有顯著的微細填充效應特征，當膨脹劑與硅灰復摻時，膨脹劑水化后總體積增加，所增加體積的一部分與其形成疊加填充效應，使得內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)更加緊密，從而進一步提高其抗?jié)B性能。

Ha-Won等[15]通過試驗與計算機模擬研究得出水化程度、硅灰替代率、水膠比和骨料體積分數(shù)與混凝土的滲透起著重要作用。Lü等[16]通過加入硅灰提高了混凝土抗壓強度，降低了滲透性。硅灰改性混凝土強度的提高和滲透性的降低都源于其對混凝土微觀結(jié)構(gòu)的改善。有效空間的填充、水泥水合物非均勻成核的促進以及硅灰本身的火山化學反應，使混凝土微觀結(jié)構(gòu)致密化和均勻化，從而阻礙了水的滲透。

Satish等[17]研究表明，隨著硅灰摻量百分比的增加，水的滲透性降低，對于相同百分比的摻量，隨著水膠比的降低，水的滲透性也降低，含有有硅灰的混凝土表現(xiàn)出良好的防水性能。而且較小的水膠比與摻量逐漸增加的硅灰，通過的電荷量會逐漸減小，抗氯離子性能得到增強。

Mohamed等[18]研究表明，膠結(jié)材料為7%的硅灰劑量可被視為良好的初始劑量，具體試驗結(jié)果如圖3所示。

1.3" 礦渣

Bokyeong等[19]研究發(fā)現(xiàn)，使用DS活化劑會影響礦渣替代混凝土和無水泥礦渣混凝土的強度發(fā)展，礦渣替代率為70%的混凝土具有更大的抗凍融性。大體積礦渣混凝土具有較高的抗氯離子滲透性且無水泥礦渣混凝土對氯離子滲透的抵抗力較大。試驗使用礦渣替代水泥制成混凝土具有更大的抗氯離子滲透能力，特別是無水泥礦渣混凝土表現(xiàn)出最大的氯離子滲透阻力。

汪志艷等[20]研究表明，加入適量的銅礦渣對混凝土的早期強度有所改善，且對混凝土的收縮率也有著極大的提高，同時，加入適量的礦渣可以改善混凝土孔隙率，降低吸水率，從而進一步改善混凝土的抗水滲性能、抗碳化以及抗氯離子滲透能力，提高其耐久性能，保證混凝土具有一定的使用使用壽命。

安強[21]研究了雙摻粉煤灰礦渣對混凝土的影響，粉煤灰礦渣以水泥質(zhì)量的40%、60%、80%摻入混凝土中，研究表明雙摻I級粉煤灰和S95礦渣且摻量為60%時，可以充分發(fā)揮了粉煤灰和礦渣的火山灰和微集料效應，減少了水化產(chǎn)物與凝膠之間的裂縫，提高抗氯離子滲透性能。同時，發(fā)現(xiàn)4種因素對混凝土抗氯離子滲透的影響大小依次為：水膠比gt;齡期gt;礦物摻合料摻量gt;粒徑匹配。

Fan等[22]研究結(jié)果表明，活性礦渣混凝土可以直接用作修補材料，這可以省去涂覆粘合劑的程序，更實際有效地提高修補界面的粘結(jié)強度，當?shù)V渣含量為50%時，混凝土的界面粘結(jié)強度會得到顯著提高，且此時表現(xiàn)出最佳的抗氯離子滲透性。礦渣含量過大時，對強度和抗氯離子滲透性能有所降低。

1.4" 纖維

Xu等[23]分別使用纖維素纖維、聚乙烯醇纖維和聚烯烴纖維進行對比實驗，使用三種混合纖維組合加固的混凝土可以獲得最佳的耐久性能，有效地延長混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。使用水泥黃油密封法進行透水試驗，纖維用量越高在透水性方面取得更好的效果，而且氯離子滲透阻力增強效果隨著纖維用量的增加而增加。

劉倩文[24]通過加入鋼纖維、聚丙烯纖維研究了對混凝土滲透性能的影響，隨著鋼纖維含量的增加，提升了抗拉強度，對體積收縮有明顯改善?；炷亮芽p滲透率逐漸降低，同時混凝土裂縫表面的粗糙程度變得更加明顯，從而降低了混凝土滲透性能。且同一摻量下，鋼纖維比聚丙烯纖維對抗?jié)B透性能更加明顯。

孫志友[25]使用0.396和0.453兩種不同水膠比進行混凝土配置，且研究得出玄武巖纖維控制在12mm，體積摻量在0.15%時，自密實混凝土抗壓和劈裂抗拉能夠達到最大提升，在0.1時，自密實混凝土的抗氯離子性能最高，電荷量與平均電流是呈線性關系的。同時在水膠比為0.396時，它的抗?jié)B性能最好，相較于0.453的要提高許多。

胡秀月等[26]研究表明，玄武巖纖維的摻入能夠極大改善混凝土力學性能及延展性，纖維摻量為0.05%抗壓強度到達最大值，摻入玄武巖纖維使得使混凝土內(nèi)部孔隙直徑減小，減少裂縫數(shù)目，在整體上可以增強韌性，避免孔隙與裂紋滋生，可以有效抵抗水的滲透作用，從而提高抗?jié)B透性能。

1.5" 其他摻合料

Dong等[27]研究了生活垃圾焚燒（MSWI）粉末對混凝土的影響，MSWI粉末對孔隙的調(diào)節(jié)作用有限，當MSWI粉末的含量過高時，內(nèi)部結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)惡化，MSWI粉末加入含量為10%時最佳，可以增加泡沫混凝土的干密度，可以有效地降低孔隙率，降低吸水率，從而提高進一步抗壓強度和抗?jié)B性。

代飛等[28]研究了不同再生微粉摻量對混凝土氯離子擴散系數(shù)的影響，采用RCM法進行抗氯離子擴散系數(shù)。結(jié)果表明，再生微分粉仍具有火山灰效應，隨著摻量的增加，抗氯離子滲透性越好，但隨著摻量的增加，提高的速度會逐漸變慢。

2" 結(jié) 論

現(xiàn)有結(jié)果對混凝土滲透性能有了一定的理論支撐，加入適量的粉煤灰、硅灰可以有效改善孔隙率，使得混凝土更加致密，阻止水和離子滲透進混凝土，增強混凝土的使用壽命，增強耐久性能。加入鋼纖維，玄武巖纖維等可以有效改善體積收縮，抑制裂紋滋生，提高抗?jié)B透性能。

礦物摻合料的加入可以有效減少成本，改善混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)，降低孔隙率，混凝土結(jié)構(gòu)更加密實。但國內(nèi)外對于礦物摻合料的摻加對混凝土滲透性能的機理研究較少，特別是氯離子的滲透機理；且對于不同溫度下的滲透影響研究還有所匱乏，所以有必要對其展開研究，為抗?jié)B混凝土未來的發(fā)展奠定基礎。

參考文獻：

［1］王月明，王長丹，周順華，等．電壓對銹裂鋼筋混凝土電泳沉積修復效果的影響[J].建筑材料學報，2022，25（12）：7．

［2］張海濤．防裂抗?jié)B混凝土在地鐵車站的應用[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2022，（S1）：87-90．

［3］郭兆焱．淺談抗?jié)B混凝土施工質(zhì)量控制措施[J].建筑安全，2022，37（05）：53-55．

［4］黃鐘誠，賈更尕，張學珍，文培東，張頂?shù)龋篌w積抗?jié)B混凝土裂縫的成因和控制研究[J].中國建筑裝飾裝修，2022，249（21）：165-167．

［5］景延會，朱旭，霍龍，張揚等．淺談粉煤灰及其在混凝土中的應用[J]．價值工程，2018，037（026）：190-191．

［6］"""""" WANG P Z M．Effects of fly ash microspheres on sulfate erosion resistance and chlorion penetration resistance in concrete[J].Journal of thermal analysis and calorimetry， 2020，139（6）．

［7］謝沛蓉．不同礦物摻合料對透水混凝土性能的影響分析[J].西部交通科技，2022（12）：4．

［8］馬騰飛，楊夢鑫，高珊，宋子文，安艷輝等．碳化粉煤灰對水工混凝土抗?jié)B性的影響研究[J].水利科技與經(jīng)濟，2023，29（05）：11-114．

［9］JOSé ROBERTO HINO JUNIOR，BALESTRA C E T， MEDEIROS-JUNIOR R A．Comparison of test methods to determine resistance to chloride penetration in concrete：Sensitivity to the effect offly ash[J].Construction and Building Materials，2021，277（10）：122265．

［10］楊延玉．粉煤灰摻量對自密實混凝土細觀結(jié)構(gòu)和抗?jié)B性能影響研究[J].江蘇建材，2019，172（05）：44-46．

［11］章玉容，方潤華，王建東，等．粉煤灰混凝土氣體滲透與微觀結(jié)構(gòu)的時變相關性[J].浙江工業(yè)大學學報，2021，49（1）：4．

［12］郭小森．不同水膠比下粉煤灰摻量對混凝土抗?jié)B性能的影響[J].山西建筑，2016，42（12）：3．

［13］SADRMOMTAZI A， TAHMOURESI B， KHOSHKBIJARI R K．Effect of fly ash and silica fume on transition zone，pore structure and permeability of concrete[J].Magazine of Concrete Research，2017，70（9-10）：1-14．

［14］寧逢偉，蔡躍波，白銀，陳波，丁建彤，張豐等．膨脹劑和硅灰改善C50噴射混凝土抗?jié)B性能的研究[J].硅酸鹽通報，2019，38（10）：3253-3259．

［15］SONG H W，PACK S W，NAM S H，et al．Estimation of the permeability of silica fume cement concrete[J].Construction amp; Building Materials，2010，24（3）：315-321．

［16］QING Lü， QIU Q，ZHENG J，et al．Fractal dimension o-f concrete incorporating silica fume and its correlations to pore structure，strength and permeability[J].Construction and Building Materials， 2019，228：116986．

［17］CHAUDHARY S K，SINHA A K．Effect of SilicaFume on Permeability and Microstructure of HighStrength Concrete[J].Civil Engineering Journal，2020， 6（9）：1697-1703．

［18］ABOU-ZEID M，MEGGERS D，MCCABE S L．Influence of Chloride Permeability Test Parameterson Results for Silica Fume and Nonsilica Fume Concrete [J].Transportation Research Record Journal of the Transportation Research Board，2001，1775（1）：90-96．

［19］LEE B，KIM G，NAM J，et al．Compressive strength， resistance to chloride-ion penetration and freezing/thawing of slag-replaced concrete and cementless slag concrete containing desulfurization slag activator[J].Construction amp; Building Materials，2016，128（dec.15）：341-348．

［20］汪志艷，方從啟．銅礦渣用于地鐵防水的研究進展[J].山西建筑，2023，49（03）：1-8．

［21］安強．雙摻粉煤灰礦渣混凝土的氯離子滲透性[D].燕山大學，2021（01）．

［22］FAN J，ZHU H，SHI J，et al．Influence of slagcontent on the bond strength， chloride penetration resistance，and interface phase evolution of concrete repaired with alkali activated slag/fly ash[J].Construction and Building Materials，2020，263（6）：120639．

［23］XU H，SHAO Z，WANG Z，et al．Experimental study on mechanical properties of fiber reinforced concrete：Effect of cellulose fiber，polyvinyl alcohol fiber and polyolefin fiber[J].Construction and Building Materials，2020，261：120610．

［24］劉倩文．纖維對混凝土受拉力學性能及滲透性能的影響[D].大連理工大學，2021（01）．

［25］孫志友．玄武巖纖維自密實混凝土耐久性試驗研究[D].沈陽大學，2020（08）．

［26］胡秀月，龐建勇，雷成祥．玄武巖纖維混凝土孔隙結(jié)構(gòu)及在圍壓下滲透性能研究[J].復合材料科學與工程，2023（1）：94-99．

［27］DONG Yun DONG， MA Yuan Shan MA， ZHU JIN bIAO ZHU，Jianchun Qiuet al．Study on Impermeability of Foamed Concrete Containing Municipal Solid Waste Incineration Powder，2022，15（15）：5176．

［28］代飛，郭蕾，趙日煦，楊文，黃漢洋，賀行洋等．再生微粉對海工混凝土抗氯離子侵蝕性能影響的研究[J]. 新型建筑材料，2019，46（07）：13-15+31．

Research Progress of Mineral Admixtures on the Permeability of Concrete

LI lang， WANG Yi-he， CUI Yun-peng

（Shenyang Ligong University， Liaoning Shenyang 110158，China）

Abstract：" Impermeable concrete is an engineering composite material with low cost， good volume stability， and good durability. It is of great significance to study its application in construction projects such as bridges and dams. According to current research， adding an appropriate amount of mineral admixtures can effectively improve the impermeability of concrete and give better advantages to the application of impermeable concrete. The article summarizes the improvement of permeability effect of fly ash， silica fume， slag， and fiber， providing effective reference for the application of impermeable concrete in key engineering fields.

Key words：" Impermeable concrete;" Mineral admixtures;" Permeability