高耐久性混凝土开发和成本研究

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1、高耐久性混凝土开发和成本研究【摘要】海港工程混凝土结构受到海水侵蚀的严重威胁，因此，有必要开发髙耐久性混凝土。试验显示，通过降低水胶比、掺入大掺量的矿物掺和料以及使用阻锈剂能有效提高混凝土的抗氯离子渗透性能；矿粉比粉煤灰更能有效降低混凝土的氯离子扩散系数；大掺量矿物掺和料是提高混凝土耐久性并降低成本的有效途径。【关键词】高耐久性混凝土；氯离子扩散系数；矿物掺和料；阻锈剂1•研究背景与目的长期受到海水或盐雾侵蚀的混凝土结构，氯离子通过混凝土的宏观、微观缺陷，渗入到混凝土中并达到钢筋表面。由于氯离子的导电作用和阳极去极化作用，形成腐蚀

2、电流，降低混凝土碱度，破坏钝化膜，使其丧失对钢筋的保护作用，从而引起钢筋锈蚀，削减其有效断面，并引起膨胀，破坏混凝土保护层，形成恶性循环，加速结构的破坏。针对厦门地区，混凝土结构服役环境较为恶劣，常受多种破坏因素的交互作用。除考虑海水条件的腐蚀外，必须承受台风、海浪、潮汐及海流的强烈作用，与内陆工程相比，其耐久性问题更为突出。根据有关资料显示，由于材料不当或劣化，导致工程耐久性破坏，使得工程的服役寿命缩短一半以上，所造成的损失是整个工程投资的3〜5倍。因此，要实现混凝土的高耐久性，必须从实际需要出发，根据工程所处环境设计使用合适的

3、原材料，按耐久性指标设计出合理的混凝土。本文主要从水胶比、阻锈剂、矿物掺和料的掺量及矿物掺和料的单掺、复掺角度研究了耐久性混凝土。2.耐久性混凝土设计的基本要求2.1混凝土所处环境分类及环境作用等级混凝土结构及其构件的耐久性，应根据不同的使用年限和不同的环境类别及其作用等级进行设计。同一结构中的不同构件或同一构件中的不同部位由于所处的局部环境条件有异，应予以分别对待。2.2配置耐久性混凝土的一般原则不同环境作用等级和不同使用年限的钢筋混凝土结构与预应力混凝土结构，其混凝土的最低强度等级、最大水胶比和每立方米混凝土胶凝材料最低用量宜

4、满足表1的规定。氯盐环境下应严格限制原材料（水泥、矿物掺和料、骨料、外加剂和拌和水等）引入混凝土中的氯离子量，各种原材料中的氯离子含量尽可能低。新拌混凝土硬化后，实测混凝土中的水溶氯离子含量对于钢筋混凝土不应超过胶凝材料重的0.1%,对于预应力混凝土不应超过胶凝材料重的0.06%o氯盐环境下重要的配筋混凝土工程，宜在设计中提出混凝土抗氯离子侵入性的指标，作为混凝土耐久性质量的一种控制标准。这一指标可用非稳态氯离子快速电迁移试验方法测得的氯离子扩散系数DRCM值表示，或用ASTM-1202快速试验方法测得的电量表示，并宜符合表2所示

5、的要求。2.试验材料与方法3.1高耐久性混凝土试验材料选用原则不论是高耐久性混凝土，还是普通混凝土都使用水泥、水、砂、石原材料，但高耐久性混凝土必须使用外加剂和矿物掺合料。原材料对于普通混凝土的影响并不显著，但对高耐久性混凝土就可能产生显著的影响，因此髙耐久性混凝土所用原材料又和普通混凝土有所不同。3.1.1水泥配置耐久混凝土的硅酸盐类水泥一般应为品质稳定的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，其强度等级宜为42.5o硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥宜与矿物掺和料一起使用。对于严重环境作用（D级或高于D级）下的混凝土，宜采用硅酸盐

6、水泥与大掺量矿物掺和料一起配置或采用专用水泥。为改善混凝土的体积稳定性和抗裂性，硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥的细度（比表面积）不宜超过350m2/kg,C3A含量不宜超过8%（海水中10%）,游离氧化钙不超过1.5%。大体积混凝土宜采用C2S含量相对较高的水泥。硫铝酸盐和铁铝酸盐水泥的抗化学腐蚀能力要高于硅酸盐水泥，除气温较高的地区外，也可针对具体环境特点选用。3.1.2矿物掺和料配置耐久性混凝土所用的矿物掺和料可为粉煤灰、磨细高炉水淬矿渣、硅灰、沸石岩粉、石灰石粉、天然火山灰等材料。掺和料必须品质稳定、来源均匀、来源固定。掺和料的

7、掺量应根据设计对混凝土各龄期强度、混凝土的工作性和耐久性以及施工条件和工程特点（如环境气温、混凝土拌合物温度、构件尺寸等）而定。3.1.2.1粉煤灰混凝土的粉煤灰掺和料应来自燃煤工艺先进的电厂。粉煤灰的烧失量应尽可能低（不宜大于5%,对预应力混凝土和引气混凝土小于3%）；三氧化硫含量W3%；需水量比宜不大于105%。混凝土中的粉煤灰掺量应不少于胶凝材料总量的20%,当掺量达30%以上时，水胶比不宜大于0.42,并应随粉煤灰掺量的增加而减小，优质粉煤灰的最大掺量可到胶凝材料总量的50%甚至更多。3.1.2.2磨细矿渣磨细高炉矿渣的比

8、表面积不宜小于350m3/kg,但过细的磨细矿渣也不利于控制混凝土水化升温和防裂，一般不宜大于450m2/kgo对于硫酸盐腐蚀环境，特别是高温下的硫酸盐腐蚀环境和海水环境，宜将大掺量矿渣作为胶凝材料的必需组分，矿渣的最大掺量在低水胶比的混凝土中可达