掺火山灰矿渣对SAC混凝土抗腐蚀性影响★

姜宝石　曾　翔*　祝海燕

(海南大学土木建筑工程学院，海南 海口　570228)



掺火山灰矿渣对SAC混凝土抗腐蚀性影响★

姜宝石曾翔*祝海燕

(海南大学土木建筑工程学院，海南 海口570228)

采用等效替代水泥的方式,考察单掺火山灰及双掺火山灰和矿渣对硫铝酸盐水泥混凝土抗腐蚀性能的影响，研究表明，混掺比单掺效果好，矿渣和火山灰混合比例为1∶1的掺合料对应的混凝土强度更高，且具有良好的抗氯离子渗透性能，达到规范中的Q-Ⅳ，Q-Ⅴ水平。

硫铝酸盐水泥，人工火山灰，抗氯离子渗透性，矿渣

0　引言

硫铝酸盐水泥具有早强、快硬和耐久性好等特点，国内许多学者对硫铝酸盐水泥基混凝土展开了研究。王希泉等[1]研究了掺合料[m(矿渣)∶m(粉煤灰)=2∶1]对硫铝酸盐水泥基混凝土抗压强度和抗渗性的影响，结果表明掺合料使硫铝酸盐水泥基混凝土早期和后期强度都明显降低,抗渗性降低,且掺量越高,其抗压强度、抗渗性降低越明显。江学海等[2]研究了混合材料掺量对硫铝酸盐水泥混凝土氯离子渗透的影响，混合材料为1∶1的矿渣与粉煤灰，研究表明随着混合材料掺量的增加，抗氯离子渗透性能下降。赵军等[3]对硫铝酸盐水泥混凝土抗氯离子侵蚀机理进行了分析，得出硫铝酸盐水泥混凝土具有良好的抗氯盐侵蚀性能，随着水灰比的降低，这种性能还会增强。姚硕等[4]研究了不同掺合料对硫铝酸盐水泥性能影响的研究进展，总结了不同掺合料(矿渣、沸石粉、粉煤灰)对硫铝酸盐水泥后期强度有不同程度的倒缩、凝结时间过短等缺陷的改善情况，表明随着掺入量的增加，其早期水化速度减慢，会造成早期强度降低，但是对后期强度影响不大。

火山灰较少被用于掺合料，其主要原因是火山灰的分布具有地域性且其采集成本较高，不利于其大面积应用。采用粉煤灰、炉渣、玄武岩等配制而成的人工火山灰，是一种较为良好的选择，其化学成分如表1所示，与天然火山灰化学成分相近。

表1　人工火山灰的化学成分

利用42.5硫铝酸盐水泥配制快凝早强型混凝土，为降低其应用成本采用等效替代水泥的方式掺加人工火山灰，通过先前的正交试验，考察了火山灰掺量、砂率、水胶比来寻求满足C30混凝土强度要求的配合比。由前期的正交试验得到，水胶比为0.4，砂率为0.35，人工火山灰掺量为20%，聚羧酸系复合减水剂掺量为0.8%～1.2%，是C30混凝土较为合理的配合比方案。在此基础上，本文采用人工火山灰、矿渣对硫铝酸盐水泥混凝土进行单掺和混掺，考察掺合料对其强度和抗氯离子渗透性能的影响。

1　单掺火山灰

以水胶比0.4，砂率0.35，减水剂1.2%，胶凝材料用量400 kg/m3，火山灰掺量0%～40%，考察火山灰掺量对混凝土强度和抗氯离子渗透性能的影响。混凝土强度采用150 mm×150 mm×150 mm立方体标准试块通过压力试验机测得。而混凝土抗氯离子渗透性能采用GB/T 50082—2009普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准中7.2节电通量测定方法测定。结果见表2。

表2　火山灰掺量对混凝土强度和抗氯离子渗透性能的影响(电通量法)

表2所示的结果表明，火山灰掺量在30%以上时，3 d强度比不掺时强度降低24%，电通量基本在一个水平，但56 d强度降低幅度明显减小，电通量总体略有改善，其中在掺量20%时初期强度降低幅度在可接受范围内，而电通量最小。分析产生这种现象的原因是水泥用量较之前的配合比用量变大，在400 kg/m3水泥的用量下，即使用火山灰取代40%的水泥用量，硫铝酸盐水泥混凝土仍具有较高的强度，满足C30混凝土的强度等级要求。根据表3可知，混凝土抗氯离子渗透性能的等级为Q-Ⅳ，Q-Ⅴ级，均具有较高的抗氯离子渗透能力。

表3　混凝土抗氯离子渗透性能的等级划分(电通量法)

2　混掺火山灰，矿渣

在400 kg/m3水泥的掺量下，考察不同火山灰矿渣的掺合料和掺合比例对强度和抗氯离子渗透性能的影响。设计两种混掺比例：矿渣∶火山灰为1∶1和矿渣∶火山灰为2∶1，每种混掺比例的掺量分别为10%，20%，30%，40%，共8组。测试结果如表4和表5所示。从数据可以看出在掺量较少时，矿渣∶火山灰为1∶1的掺合料对应的混凝土强度略高于矿渣∶火山灰为2∶1的掺合料，且均略高于只有火山灰的掺合料。相应电通量的测试结果也是矿渣∶火山灰为1∶1的高于2∶1的测试结果。

表4　矿渣∶火山灰为1∶1时的掺量对混凝土强度和抗氯离子渗透性能的影响

表5　矿渣∶火山灰为2∶1时的掺量对混凝土强度和抗氯离子渗透性能的影响

可以看到，在掺合料比例较大(30%以上)时，三种掺合料对应的混凝土试块强度相近。这表明掺量大时胶凝材料过度减少，降低混凝土3 d强度20%以上，而56 d强度则会得到一定程度恢复。即400 kg/m3硫铝酸盐水泥用量下，强度随掺合料掺量增加有所下降，但电通量都较小，符合Q-Ⅴ的范围。火山灰与矿渣混掺比单掺火山灰效果更佳。

3　结语

利用42.5硫铝酸盐水泥配制快凝早强型混凝土，采用等效替代水泥的方式单掺火山灰和混掺矿渣与火山灰，在前期正交试验获得最佳配合比基础上，考察掺合料对硫铝酸盐水泥混凝土强度和抗氯离子渗透性能的影响。研究表明在胶凝材料用量为400 kg/m3时，即使用火山灰取代40%的水泥用量，硫铝酸盐水泥混凝土仍具有较高的强度，满足C30混凝土的强度等级要求，且具有较高的抗氯离子渗透能力。矿渣与火山灰混掺比单掺火山灰效果更佳。

[1]王希泉,张玉飞,栾佳春,等.掺合料对硫铝酸盐水泥基混凝土抗压强度和抗渗性的影响[J].山东化工，2011(40):57-60.

[2]江学海,郭仲选,刘全芝,等.混合材料掺量对硫铝酸盐水泥混凝土氯离子渗透的影响[J].21世纪建筑材料，2010(2)：23-27.

[3]赵军，蔡高创，高丹盈.硫铝酸盐水泥混凝土抗氯离子侵蚀机理分析[J].建筑材料学报,2011,14(3):357-361.

[4]姚硕,胡耿武,王孟达,等.不同掺合料对硫铝酸盐水泥性能影响的研究进展[J].广东建材,2010(9):14-16.

Corrosion resistance of Sulfur Aluminate Cement concrete with the admixtures of artificial pozzolan and slag★

Jiang BaoshiZeng Xiang* Zhu Haiyan

(CollegeofCivilEngineeringandArchitectureofHainanUniversity，Haikou570228，China)

Single or double mixed pozzolan, slag into cement as the its equivalent, we studied the corrosion resistance of Sulfur Aluminate Cement concrete. Studies have shown that double mixing has more good effect than single mixing. Artificial pozzolan and slag mixing ratio of 1∶1 corresponds to a higher concrete strength, and has good resistance to chloride ion penetration in according with the Q-Ⅳ, Q-Ⅴ level in specification code.

Sulfur Aluminate Cement, artificial pozzolan, resistance to chloride ion permeability, slag

1009-6825(2016)21-0119-02

2016-05-17★：海南省自然科学基金资助项目(项目编号：20155214，20155211)；海南大学科研启动项目(项目编号：kyqd1402)；海南省科协青年科技英才学术创新计划项目(项目编号：201505)

姜宝石(1982- )，男，博士，讲师;祝海燕(1971- )，女，高级工程师

曾翔(1983- )，男，讲师

TU521

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