轻集料混凝土抗渗性改善试验研究

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摘 要：为了提高轻集料混凝土的抗渗性，文章提出了四种改善轻集料混凝土抗渗性的方法。首先针对试验过程中原材料的性质进行分析，在此基础上，采用正交试验设计进行轻骨料配合比设计，采用NEL法对轻骨料混凝土及改善设计混凝土氯离子渗透系数进行测试。试验结果表明，10%粉煤灰+5%硅灰+5%沸石粉取代水泥最能改善轻质混凝土的抗渗性能。

关键词：轻集料混凝土；耐久性；抗渗性；NEL法；改善工艺

中图分类号：U416.217 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）03-0140-02

随着国民经济的发展，人们对建筑的要求越来越高，近年来高层建筑和大跨桥梁拔地而起，建筑新技术对建筑材料的要求也越来越高，对于高层建筑和大跨桥梁技术来说，高性能轻质混凝土材料的配制是实现建筑技术的关键因素之一。混凝土的抗渗性是混凝土耐久性的重要标志，是建筑结构对外界有害物质的第一道防线，提高轻质混凝土的抗渗性是非常有必要的。

已有研究表明，在轻集料混凝土中掺入一定量超细活性掺合料能大大改善混凝土中陶粒与水泥石的界面结构，同时，用轻集料配制混凝土时，在熔体材料的会形成一层防护外壳，能阻止水分进入轻集料内部，从而使轻集料的吸水作用不至于很大。本文通过改变外掺剂掺入的工艺，对轻质混凝土抗渗性的改善工艺进行研究。

1 原材料性质及配合比设计

1.1 原材料性质

①轻骨料。本文采用碎石形陶粒进行轻骨料混凝土抗渗性研究，其技术性质如表1所示。

②砂。本实验选用松花江中砂，测得细度模数为 2.7，属中砂；含水率为2.15%，含泥量为2.4%，堆积密度为1 470 kg/m3。

③水泥。采用42.5级普通硅酸盐水泥。其细度为4%，初凝时间3 h 15 min，终凝时间5 h 20 min，体积安定性合格，3 d抗压强度24.7 MPa，28 d抗压强度50.8 MPa。

④外掺剂。本文采用的外掺剂包括：粉煤灰、硅灰、沸石粉、UNF-5减水剂和引气剂。

1.2 配合比设计

本实验通过正交法来确定最佳配合比，本实验中基准配合比主要考虑的因素为水泥用量、水灰比、外加剂和砂率四个因素，采用L9（34）表确定三个水平，列表如表2，九组正交试验结果如表3所示。

7 d抗压强度的极差分析结果见表4。根据极差分析结果，对混凝土7 d抗压强度影响因素大小依次为水灰比，，水泥用量砂率，外加剂。对各因素比较，采用第7组配合比作本实验的基准配合比。

2 渗透性试验

2.1 试验方法

本文采用NEL法测定轻骨料混凝土的渗透性，它是将待测的混凝土切成一定厚度的试片，先进行真空饱盐，测量饱盐试样的电导率，然后用Nernst-Einstein 方程计算出混凝土中的氯离子扩散系数。利用氯离子扩散系数评价混凝土的渗透性。NEL法评价指标根据氯离子扩散系数（R）进行了相应规定，当R

2.2 试验设计

本文采用单掺粉煤灰、复掺外掺剂、硅灰包裹陶粒、水泥粉煤灰包裹陶粒进行对比分析，安排如下：

{1}单掺粉煤灰。采用20%的粉煤灰取代水泥，试验编号为D1。

{2}复掺外加剂。采用10%粉煤灰+10%硅灰取代水泥，试验编号为F1；采用10%粉煤灰+5%硅灰+5%沸石粉取代水泥，试验编号为F2；采用10%粉煤灰+10%沸石粉取代水泥，试验编号为F3。

{3}硅灰包裹陶粒。粉煤灰掺量为10%，硅灰总量为10%，其中硅灰包裹情况为：10%硅灰包裹陶粒，试验编号为：G1。

{4}水泥粉煤灰包裹陶粒。用部分粉煤灰和水泥包裹陶粒，其中粉煤灰的取代率为20%，试验编号为S1。

2.3 试验结果

不同处理轻骨料混凝土的渗透性和强度试验结果如表5所示。

从表5可以看出：

①经过处理后，轻骨料混凝土的坍落度变小，28 d抗压强度增大，28 d氯离子渗透系数均变小，但参照表7可知，该轻骨料混凝土的渗透性均很小，F1、F2和F3渗透性达到可忽略状态。

②D1与1比较表明，混凝土中用20%的粉煤灰取代了等量水泥，改善了细集料的级配，粉煤灰的火山灰性质和微集料效应是混凝土的界面结构更加致密均匀，也使混凝土的渗透性得到改善。

③F1、F2和F3与1和D1比较表明，复掺掺合料改善了掺合料的级配，故复掺比单掺效果好。这是因为轻集料混凝土的界面结构比较好。

④G1与1比较表明，硅灰包裹陶瓷颗粒，对混凝土的抗渗性具有较好的改善作用。

⑤S1的渗透系数说明，相比之下，水泥粉煤灰包裹陶瓷颗粒对混凝土抗渗性的改善效果最差。

3 结 论

通过对轻骨料混凝土进行正比设计，并对该设计下轻骨料混凝土的渗透性进行改善试验，得到以下结论：

①轻骨料混凝土正比试验结果表明，7 d抗压强度影响因素大小依次为水灰比，水泥用量砂率，外加剂。

②单掺粉煤灰、复掺外掺剂、硅灰包裹陶粒、水泥粉煤灰包裹陶粒，四种方法对轻骨料混凝土28 d抗压强度、28d氯离子渗透性均有改善作用。

③采用复掺外加剂的方法对轻骨料混凝土的抗渗性影响最为显著，其中采用10%粉煤灰+5%硅灰+5%沸石粉取代水泥改善效果最好。

参考文献：

[1] 胡曙光，王发洲，丁庆军.掺合料对轻集料混凝土抗渗性影响的研究[J].混凝土与水泥制品，2001，（6）：18-23.

[2] 王足献.正交设计在混凝土中的应用[M].北京：世界知识出版社，1997.

[3] 路新瀛，陈美霞.混凝土渗透性的电学评价[J].混凝土与水泥制品，1999，（5）：12-14.

作者简介：王志鹏（1982-），黑龙江双鸭山人，中交路桥华北工程有限公司。