超细粉煤灰高性能混凝土耐久性能试验研究
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摘要：高性能混凝土要求具有良好的工作性，较高的强度和良好的耐久性。采用粉煤灰复合超细粉技术配制的高性能混凝土，其抗渗性、抗冻性、耐磨性、抗硫酸盐侵蚀性能和抗钢筋锈蚀性能是耐久性的重要方面，弄清上述性能的影响规律是十分必要的。鉴于此，本文对超细粉煤灰高性能混凝土的耐久性能进行了试验研究。试验结果表明，超细粉煤灰提高了高性能混凝土的抗冻性和抗渗性；与基准普通混凝土相比，超细粉煤灰高性能混凝土其单位面积磨损量均有不同程度的降低，并具有优良的护筋性能；另外，超细粉煤灰高性能混凝土还具有优良的抗硫酸盐侵蚀和抗氯离子渗透性能。
关键词：超细粉煤灰；高性能混凝土；耐久性能
Experimental Investigation of Durability of High Performance Concrete with Ultra-Fine Fly Ash
Zhou Ming-Xia1,2;Zhou Yang-Shui3
(1. The First Brigade of Bureau of Geology for Nuclear Industry, Hunan, Changsha, 410119; 2.School of Geosciences and Info-Physics, Central South University, Changsha, Hunan, 410012; 3.Civil Air Defense Office of Jiaojiang District, Taizhou, Zhejiang, 318000)
Abstract: High performance concrete (HPC) features desirable workability, strength and durability. The impermeability, frost resistance, abrasion resistance, sulfate corrosion resistance and corrosion resistance of steel reinforcement of HPC incorporated with ultra-fine fly ash (UFA) are importance properties for its durability. Therefore, to understand the effect rules of those key properties for HPC with UFA is essential. Herein, this paper focuses on the influence of ultra-fine fly ash on the durability of HPC. The experimental results indicate the addition of UFA improves the frost resistance of concrete and impermeability, per unit area wear extent of high-performance concrete mixed with UFA has reduced in different degree and it also has excellent bars security, otherwise, UFA in the mixtures could improve the sulfate attack resistance of HPC to some extent.
Key words: ultra-fine fly ash; high performance concrete; durability
中图分类号：TU375
1 引言
用粉煤灰替代硅酸盐系列水泥，每生产一吨粉煤灰就可以减少生产一吨水泥熟料所排放的一吨CO2，可极大的减缓空气污染和降低大气“温室效应”，有力的改善生态环境和人民的生活质量，有利于实现我国制定的可持续发展战略[1-3]。由于超细粉煤灰（Ultra-Fine Fly Ash，缩写为UFA）、水泥、高效复合减水剂或其它矿物外加剂之间物理化学作用的综合结果，赋予了混凝土一系列高性能[4-6]。大量研究表明，掺入一定量的超细粉煤灰能够使混凝土减水增强、缓凝、水化热小、坍落度损失小、干缩徐变小、耐磨、耐蚀、抗冻、抗渗、抗氯离子渗透，抑制碱—骨料反应，并具有优良的护筋性等[7-10]。
2 原材料及配合比
水泥：韶峰42.5 普通硅酸盐水泥；
砂：湘江河砂，中砂、Ⅱ区，级配合格，μf = 2.76；
石：碎石，5～25 mm，级配合格，压碎指标K=7.7％；
水：自来水；
高效复合外加剂：以萘系高效减水剂为主复合而成，以SP表示；
超细复合粉煤灰：以某电厂湿排脱碳二级粉煤灰与矿渣复合经磨细并掺入少量无机矿粉改性而成，比表面积为500～600m2/kg，以UFA表示。
表1UFA高性能混凝土配合比
3 试验研究
3.1抗渗、冻性能
表2 是UFA掺量为25%时配制的C40 高性能混凝土的快速抗渗性能试验结果；表3是UFA掺量为25%的C40 高性能混凝土的抗冻性能试验结果。试验结果表明：掺UFA 配制的高性能混凝土的快速抗渗性（＞S30）、抗冻（≥D300）性能优良。
表2 UFA高性能混凝土的快速抗渗性能试验结果
备注 一次加到3.0MPa,稳压8h，六个试件均为渗水,平均渗水高度:。
表3 UFA高性能混凝土的抗冻性能试验结果
3.2 耐磨性能
本文根据JTG E42-2005《公路工程水泥混凝土试验规程》“混凝土抗磨性试验T0567－2005” [11]的方法对掺UFA高性能混凝土的耐磨性能进行了试验，并以单位面积的磨损量来表征混凝土的抗磨损性能。测试时混凝土的养护龄期为28d，试验结果见表4。
表4 UFA高性能混凝土的耐磨性能试验结果
表4的试验结果表明： UFA的掺量从0%增至40%，混凝土单位面积的磨损量由2.048 kg/m2降至1.756 kg/m2。UFA高性能混凝土的耐磨性能随着粉煤灰掺量的增加呈下降趋势，由于UFA的掺入有利于提高胶凝物质对集料的粘结性，因而，掺UFA高性能混凝土的耐磨性能比基准的普通混凝土的耐磨性能有较大幅度的提高。
3.3 护筋性能
采用PS-6型钢筋锈蚀测量仪，对UFA等量取代水泥30%，40%，50%，60% 进行了钢筋锈蚀快速试验， 试验结果见图1。由试验结果可知： 随着UFA掺量的增加，从30～50%时，电位值也随之降低，但均经8min左右达到析氧电位值并恒定，经过30min测试，电位值无明显降低。这表明阳极钢筋表面钝化膜完好无损，高性能混凝土中UFA 等量取代水泥30～50%时对钢筋无锈蚀 。当UFA的掺量达到60%时，阳极钢筋电位值先向正方向上升，随着又急剧下降，这说明钢筋表面钝化膜已部分受损，故建议粉煤灰复合超细掺合料等量取代水泥时，以不超过50%为宜。因此，当UFA等量取代水泥30～50%时，具有优良的护筋性。