粉煤灰对混凝土孔结构和抗渗性的影响

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发布时间：2021-09-11

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粉煤灰对混凝土孔结构和抗渗性的影响
张嘉新，董淑慧
(1．黑龙江省寒地建筑科学研究院。哈尔滨150080； 2．哈尔滨工业大学交通科学与工程学院。哈尔滨150090)
【摘要】采用压汞测孔法和NEL法，研究了不同掺量粉煤灰水泥石孔结构随龄期发展变化规律，进而分析
了粉煤灰对混凝土抗渗性的影响机理。研究结果表明：粉煤灰对不同龄期水泥石孔结构和混凝土抗渗性的影响
程度不同；28d龄期以前，随着粉煤灰掺量的增加，水泥石总孔隙率、最可几孔径和比孔容积均增大，<100nm的孔
含量减小，混凝土抗渗性降低；随着龄期的延长，尽管总孔隙率未有明显降低，但掺粉煤灰水泥石的孔径明显细
化，>10Onto的有害孔数量明显减少，90d时，掺20％粉煤灰的水泥石孔结构最为细小，混凝土抗渗性最好。
【关键词】混凝土；粉煤灰；孔结构；抗渗性
【中图分类号】TU528．2 【文献标识码】B 【文章编号】1001—6864(2012)06—0015—03
优质矿物掺合料具有良好的火山灰活性，其颗粒细小，
且具有二次水化作用，可填充混凝土中的小孔，弥补原始缺
陷，改善水化产物的组成与混凝土内部结构，优化界面过渡
区的结构，进而提高混凝土的多项宏观性能，还能够节约成
本。作为优质矿物掺合料之一的粉煤灰在建筑工程中的应
用愈来愈广泛，已成为混凝土中不可或缺的重要组成
材料⋯。
混凝土材料是一种多孔体系材料，其诸多性能均取决
于自身的组成和结构，高性能混凝土之所以具有优异的耐
久性能，与其具有不同于普通混凝上的细观结构是分不开
的心“]。只有研究宏观性能与细观结构的相关关系，才能
从本质上揭示混凝土耐久性的优劣。因此，本研究以不同
掺量粉煤灰所配制的混凝土作为研究对象，研究粉煤灰对
水泥石孔结构的影响规律，进而揭示粉煤灰对混凝土抗渗
性的影响机理。
1 原材料及试验方法
(1) 原材料。试验采用宾西水泥厂虎鼎牌P·O 42．5
普通硅酸盐水泥；哈三电厂产I级粉煤灰，细度(80~,rn方孔
筛，筛余74．7，需水量比94，烧矢量2．7，28d抗压强度比
76．9％；中砂，细度模数2．7；5～20ram连续级配碎石；萘系
高效减水剂，减水率20％。混凝土配合比见表1。
表1 混凝±配合比
(2) 试验方法。成型100mm×100mm x 200ram棱柱
体试件，标准养护至待测龄期，在试样中间部分切取5cm左
右的薄片，将表面清洗干净，用千分尺测量四边的厚度，放
入密封容器中抽真空6h后注入4mol／L的NaC1溶液，继续
抽真空至24h，采用NEL法测试混凝土氯离子扩散系数，每
组6块，取平均值。
成型同配合比的净浆试件，24h拆模，标准养护至待测
龄期，将试件敲碎，取中心部分切成3～5ram的小块，浸入丙
酮中终止水化，24h后取出，烘干至恒重，采用压汞测孔仪进
行孔结构测试。
2 试验结果与分析
采用压汞测孔法可测得水泥石孔隙率、比孔容积、最可
几孔径及孔径分布等参数，将测得的孔结构参数按孔径大
小划分为<20nm、20～100nm、100～1000nm、>1000nm四个
等级。探讨粉煤灰掺量对孔结构的影响及其随龄期发展变
化规律，进而分析其对混凝土抗渗性的影响机理。
(1) 粉煤灰掺量对水泥石孔结构的影响。7、28和
90d龄期时，不同粉煤灰掺量的水泥石孔结构试验结果见表
2，水泥石孔径分布见图1。由表2及图1可见，粉煤灰对不
同龄期水泥石孑L结构的影响程度不同。28d龄期以前，随着
粉煤灰取代率的增加，水泥石总孔隙率、最可几孔径和比孔
容积均增大，<100nm的孔含量减小，但掺粉煤灰水泥石的
总孔隙率、最可几孔径和t：L~L容积随龄期降低幅度明显大
于纯水泥浆，随龄期的延长，掺粉煤灰水泥石的孑L径明显细
化，>100nm的有害孔数量减少，相应的<lOOnm无害孑L数
量逐渐增加；至90d龄期时，尽管随粉煤灰掺量的增加，水泥
石总孑L隙率增大，但粉煤灰掺量<20％时，掺粉煤灰水泥石
的总孔隙率、最可几孔径均小于纯水泥石，而<100nm的孔
含量则明显高于纯水泥石，尤以掺20％粉煤灰的水泥石中
最可几孔径和I：L~L容积最小、>100nm的有害孔含量最低。
(2) 粉煤灰掺量对混凝土抗渗性的影响。粉煤灰掺
量对不同龄期混凝土氯离子扩散系数的影响试验结果见
图2。
由图2可见，各组混凝土的氯离子扩散系数均随着龄期
的延长而减小，但不同龄期时，粉煤灰掺量对混凝土抗渗性
的影响规律有所不同。28d以前，未掺加粉煤灰混凝土的抗
渗性最好，且随粉煤灰掺量的增加混凝土抗渗性降低，但随
着龄期的延长，掺粉煤灰混凝土的抗渗性提高幅度明显高