粉煤灰珊瑚骨料混凝土内掺氯离子扩散和吸水性能

苏 丽,牛荻涛,2，罗 扬,黄大观,罗大明,2

(1.西安建筑科技大学 土木工程学院，陕西 西安 710055; 2.西安建筑科技大学 省部共建西部绿色建筑国家重点实验室，陕西 西安 710055)

南海诸岛包括东沙群岛、西沙群岛、中沙群岛和南沙群岛等，其中大部分都是珊瑚岛.随着海洋资源的不断发展，珊瑚骨料混凝土(CAC)在珊瑚岛礁的建设及沿海地区防洪堤、道路、机场建设等方面具有广阔的应用前景.在岛礁的建造和修复过程中采用普通混凝土，不仅存在运输困难、成本高等问题，而且受到自然条件的限制，工期无法保证，这在很大程度上制约了岛礁的开发和建设.因此，在不破坏岛礁自然生态环境的前提下，将港口疏浚航道产生的珊瑚礁、砂用作建筑材料，一方面可以解决岛礁上建筑材料短缺的问题，另一方面可以消耗废弃的珊瑚礁，减轻环境负荷.

第二次世界大战后期，在西太平洋各岛屿采用珊瑚骨料混凝土建成了大量的道路、机场和其他建筑物[1-2].研究表明[3-6]，使用珊瑚骨料制备混凝土是可行的，强度能够满足工程建设的要求，但必须考虑与氯离子侵蚀相关的耐久性问题.Arumugam等[3]发现与传统骨料相比，珊瑚骨料的表面粗糙多孔，具有更高的吸水性，密度更小.珊瑚骨料具有类似于轻骨料的“内养护”作用，这对于混凝土的强度发展很重要.与普通混凝土相比，珊瑚骨料自身携带的氯离子使得混凝土表现出早期强度发展较快而长期强度较低，且具有更高的劈裂抗拉强度[7-8].Wattanachai等[9]调查研究了环太平洋地区珊瑚混凝土建筑的耐久性，发现珊瑚骨料混凝土表现出较高的氯离子扩散系数，其氯离子侵蚀速率是普通混凝土的2倍多.

由于珊瑚骨料强度低、氯离子浓度较高，以及珊瑚岛屿恶劣的海洋环境对珊瑚骨料混凝土的性能存在很大的威胁，添加辅助胶凝材料是提高珊瑚骨料混凝土性能的有效方法.由于粉煤灰具有高火山灰活性和低成本，通常采用其部分替代水泥.粉煤灰混凝土表现出优异的孔结构和更密实的混凝土基体，具有更高的强度和更好的耐久性.然而，粉煤灰的火山灰反应速度较慢，它对强度的提升主要表现在水化后期.因此，相对于普通混凝土，添加粉煤灰的混凝土早期强度较低.Wu等[10]研究了粉煤灰对珊瑚骨料混凝土强度和吸水性能的影响，发现粉煤灰会降低其早期强度，但对其后期强度有明显的增强作用，同时会提高抗氯离子渗透性和抗毛细吸水性能.Cheng等[11]发现添加粉煤灰降低了珊瑚砂混凝土的早期和后期抗压强度，并且表现出较低的抗氯离子性能.Chen等[12]的试验结果与Cheng等[11]的研究结果相似.因此，关于粉煤灰对珊瑚骨料混凝土性能的影响仍没有一致的结论.

虽然粉煤灰对珊瑚骨料混凝土力学性能的影响已经有了较多的研究，但对于珊瑚骨料混凝土耐久性方面的研究较少，特别是关于氯离子侵蚀的研究，研究者主要关注来自外界环境的氯离子，未见珊瑚骨料携带的氯离子对混凝土耐久性影响方面的报道.因此，本研究以珊瑚粗细骨料全部替代普通砂石，用粉煤灰部分替换普通硅酸盐水泥来制备珊瑚骨料混凝土.探讨了掺加0%～20%粉煤灰的珊瑚骨料混凝土内掺氯离子含量和毛细吸水性能.此外，采用X射线衍射(XRD)和热重分析(TG-DTG)研究了粉煤灰对珊瑚骨料混凝土微观结构的影响.

1 试验

1.1 原材料

水泥(C)为陕西秦岭水泥西安有限公司生产的P·O 42.5级普通硅酸盐水泥.粉煤灰(FA)为韩城大唐盛龙科技实业有限公司生产的Ⅱ级粉煤灰.胶凝材料的化学组成见表1.减水剂(PBS)为聚羧酸高性能减水剂，固含量(质量分数，文中涉及的固含量、水胶比等除特别说明外均为质量分数或质量比)为40%，减水率为30%，碱含量为6.5%.拌和水(W)为自来水.

表1 胶凝材料主要化学组成

珊瑚骨料由南海西沙某岛屿航道疏浚打捞的原状珊瑚礁按照普通骨料的级配要求进行破碎而成，其中珊瑚粗骨料(CA)的粒径为4.75～16mm，珊瑚砂(CS)的粒径为0.15～4.75mm，如图1所示.珊瑚粗骨料和珊瑚砂的物理性能如表2所示，粒径分布曲线如图2所示.

图3为珊瑚骨料XRD图谱，图4为珊瑚骨料SEM图像.由图3可以看出，珊瑚骨料的矿物组成主要为文石和高镁方解石，化学组成为CaCO3，含量高达96%以上.由图4可以看出，珊瑚骨料的表面粗糙且疏松多孔，这是骨料吸水性高的原因.

1.2 配合比设计

珊瑚骨料混凝土配合比见表3.采用人工破碎的珊瑚粗骨料和珊瑚砂制备强度等级为C30的珊瑚骨料混凝土，3组配合比的水胶比均为0.3.为了避免珊瑚骨料在搅拌过程中吸收拌和水，在制备混凝土之前，需要对珊瑚骨料进行预湿，根据珊瑚骨料24h吸水率和不同预湿水用量条件下混凝土的工作性能，确定预湿水用量为珊瑚粗骨料和珊瑚砂总质量的8%.

图1 珊瑚骨料Fig.1 Coral aggregate

表2 珊瑚骨料基本物理性能

图2 珊瑚骨料粒径分布Fig.2 Size distribution of coral aggregate

图3 珊瑚骨料XRD图谱Fig.3 XRD pattern of coral aggregate

图4 珊瑚骨料SEM图像Fig.4 SEM image of coral aggregate

表3 珊瑚骨料混凝土配合比

1.3 试验方法

1.3.1试件成型与养护

按照表3中的配合比制备混凝土，采用HJS-60型双卧轴搅拌机对混凝土进行搅拌，搅拌流程如图5所示.试件为尺寸100mm×100mm×100mm的立方体和φ100×200mm的圆柱体，将混合料浇筑到准备好的模具中，并在振动台上压实.用塑料薄膜覆盖试件表面，24h后脱模，然后将试件放置在(20±2)℃、相对湿度大于95%的标准养护室中养护28d，而后取出，自然养护至90d.

图5 珊瑚骨料混凝土搅拌流程图Fig.5 Schematic diagram of the mixing procedure of CAC

1.3.2氯离子含量测定

按照JTJ 270—1998《水运工程混凝土试验规程》中的酸溶法和电位法[13]，分别测试3、7、14、21、28、60、90d时珊瑚骨料混凝土中的总氯离子含量(wt)和自由氯离子含量(wf)，自由氯离子含量测定采用上海仪电科学仪器股份有限公司生产的PXSJ-216F型离子计，配套使用PCl-1氯离子电极和232-01参比电极.当试件养护至测试龄期后，首先将100mm×100mm×100mm的立方体试件在压力机上劈开，然后用小锤敲成小块，剔除其中的珊瑚粗骨料，只留砂浆部分，用无水乙醇浸泡24h以终止其水化，而后在50℃下干燥至恒重，再用研磨钵研磨，并过0.63mm的筛，筛下粉末装入密封袋内备用.

测试前首先将粉末在50℃真空干燥箱中烘干24h以除去水分，再称取3g粉末，分别浸泡在10%的稀硝酸和60mL的蒸馏水中，并且在振荡器上振荡5min，然后静置24h.取滤液分别测试wt和wf，计算分别采用式(1)、(2).

(1)

(2)

式中：M为氯离子摩尔质量，g/mol；pX为溶液中氯离子浓度的负对数；CAg为硝酸银标准溶液浓度，mol/L；G为浸泡时混凝土粉末质量，g；V为加入滤液中的硝酸银标准溶液量，mL；CKSCN为硫氰酸钾标准溶液浓度，mol/L；V1为滴定时消耗的硫氰酸钾溶液量，mL；V2为滴定时提取的滤液量，mL；V3为浸泡液体积，mL.

1.3.3毛细吸水试验

考虑到按照ASTM C1585-13《Standard test method for measurement of rate of absorption of water by hydraulic cement concretes》对珊瑚骨料进行预湿处理时不能保证所有试件具有相同的初始含水率，本文参考Hall[14]的研究对其进行了改进，测试了28、60d龄期时不饱和珊瑚骨料混凝土的毛细吸水量和吸水率.将φ100×200mm试件的中间部分切成2个厚度为50mm的试件，真空饱水24h之后称量试件饱水质量，计算试件的含水量；然后将试件放入50℃干燥箱中，每天测量试件质量，并计算其失水量；当水分损失在50%左右时，采用密封袋将试件双层密封后置于23℃养护室中养护15d，使试件内部水分重新分布.待试件内部水分达到平衡时，从养护室中取出试件，立即用铝箔胶带粘贴于试件的上下表面，防止在接下来的预处理过程中试件内部水分损失，同时用环氧树脂涂于试件侧面，以确保混凝土的毛细吸收过程为一维吸收.待树脂干燥后，撕去试件上下表面的铝箔胶带，用塑料薄膜覆盖试件上表面.试件预处理结束后，在试验盒底部放置玻璃棒，将试件平稳地放置于玻璃棒上，然后添加去离子水，液面不应高出试块底面2mm，在吸水试验过程中通过不断加水，始终将液面控制在试块底面2mm左右.分别在0、1、5、10、20、30min，1、2、3、4、5、6h，1、2、3、4、5、6、7、8d时，称量试件质量.采用式(3)、(4)计算试件的吸水量和吸水率.

(3)

(4)

式中：i为试件的累积吸水量，mm；mt为时间t时试件增加的质量，g；a为试件与水接触的横截面面积，mm2；ρ为水的密度，g/cm3；t为毛细吸水时间，s；S为吸水率，mm/s0.5.

1.3.4微观试验

待试件养护至28d后在压力机上破碎，取粒径小于5mm的砂浆碎块，用无水乙醇浸泡24h以终止水化，然后在50℃下干燥直至恒重，再用研磨钵充分研磨，过80μm筛，筛下粉末进行XRD分析与TG-DTG分析.

2 试验结果与分析

2.1 内掺氯离子含量分布

2.1.1总氯离子含量

总氯离子含量随养护龄期的变化规律如图6所示.由图6可以看出，随着养护龄期的延长，总氯离子含量不断增大.这主要是因为：新拌混凝土中骨料被浆体包裹，在胶凝材料水化的同时，骨料表面的氯离子溶出到混凝土基体中；其次是在持续水化的过程中，水被消耗，在孔隙压力作用下，珊瑚骨料内养护水携带氯离子从骨料内部溶出.在水化初期，FA0的总氯离子含量高于FA10和FA20，这是由于粉煤灰替代水泥后延缓了水化进程，氯离子的溶出速率变慢.随着养护龄期的增大，粉煤灰二次水化过程中氯离子随着水分不断迁移到浆体中，因此养护后期FA10和FA20的总氯离子含量比FA0高.

图6 总氯离子含量随养护龄期的变化Fig.6 Total chloride ion content with curing age variety

在3、7d龄期时，FA0的总氯离子含量比FA10和FA20分别高0.97%、1.46%和0.95%、1.91%；而在14d龄期时，FA20的总氯离子含量明显增大，在28d龄期时达到最大；而后随着龄期的增长，3组混凝土的总氯离子含量都降低，但基本保持稳定；至90d龄期时，FA10和FA20总氯离子含量稍高于FA0，都在0.2%左右.

2.1.2自由氯离子含量

图7为CAC中不同养护龄期时的自由氯离子含量.由图7可以看出，自由氯离子含量随龄期延长上下波动.主要是由于在水化早期，拌和水能够满足混凝土的水化，骨料中溶出的氯离子在水化产物的结合作用下不断降低.随着水化的进行，混凝土中水分减少，骨料内外的压力差使得预湿水携带氯离子进入到混凝土基体中，而水化产物对氯离子的结合作用是有限的.因此，在14～28d龄期时混凝土中的自由氯离子含量增大.而在养护后期，内养护作用促进了水化，使得结合作用增强，从而降低了自由氯离子含量.

图7 自由氯离子含量随养护龄期的变化Fig.7 Free chloride ion content with curing age variety

在水化早期，FA0中的总氯离子含量较高，自由氯离子含量却较低，主要是由于FA0水化速度快，生成的水化产物结合了部分自由氯离子.而在28～90d龄期时，FA0的自由氯离子含量最高，28d龄期时FA0的自由氯离子含量比FA10和FA20分别高6.1%和10.2%.

Izquierdo等[15]研究表明，钢筋的临界自由氯离子含量(占胶凝材料质量分数)范围为(0.497±0.126)%～(0.569±0.177)%，临界总氯离子含量(占胶凝材料质量分数)范围为(0.632±0.112)%～(0.771±0.346)%.在28d龄期时，珊瑚骨料混凝土的总氯离子含量为0.636%～0.650%，自由氯离子含量为0.367%～0.404%;90d龄期时，总氯离子含量为0.633%～0.639%，自由氯离子含量为0.370%～0.378%.由此可以看出，3组混凝土的总氯离子含量和自由氯离子含量均低于临界总氯离子含量和自由氯离子含量，FA10和FA20的自由氯离子含量基本相同，稍低于FA0，表明粉煤灰能够降低混凝土中由珊瑚骨料自身携带的自由氯离子含量，但降低幅度较小.为了确保珊瑚骨料混凝土结构的使用寿命，必须控制外部氯离子扩散到混凝土中.

2.1.3氯离子结合能力

混凝土中氯离子结合是氯离子与水泥水化产物结合的现象，它能够降低孔隙溶液中的自由氯离子含量，并延缓氯离子的迁移过程.事实上，氯化物结合有2种类型，即物理结合和化学结合.对于前者，氯离子由于静电或范德华力[16-17]而附着在孔壁或水化产物上，这种结合是不稳定的，氯离子容易释放.而化学结合相对较强，它是水化产物与氯离子以化学键的形式相互作用.研究表明，当发生化学结合时，形成氯铝酸钙水合物(Friedel’s盐)[18-19].Friedel’s盐的形成可以用式(5)表示，即铝酸三钙(C3A)、氯化钙和水之间的相互作用[20].

C3A+CaCl2+10H2O→C3A·CaCl2·10H2O

(5)

结合氯离子能力R可定义为式(6)[21]:

(6)

式中：wb为结合氯离子含量，%.

在混凝土中，结合氯离子含量是总氯离子含量与自由氯离子含量差值，如式(7)所示.

wb=wt-wf

(7)

根据式(8)[22]，结合氯离子含量可表示为式(9).

wt=αwf

(8)

wb=wt-wf=(α-1)wf

(9)

因此，结合氯离子能力R可由式(10)计算：

R=wb/wf=α-1

(10)

珊瑚骨料混凝土的结合氯离子含量和结合氯离子能力分别见图8、9.由图8、9可以看出，结合氯离子含量和结合氯离子能力随养护龄期的变化规律是相同的.在3～14d龄期时，结合氯离子含量随养护龄期的增长而增大，FA0的结合氯离子能力是最强的；在 21d 龄期时，结合氯离子含量降低，这是由于氯离子随着预湿水溶出，FA0在早期生成的水化产物的结合能力是一定的，而新生成水化产物量与早期相比较少，因此结合能力降低.在90d龄期时，FA10和FA20结合的氯离子含量比FA0高4.5%，在水化后期，粉煤灰发挥其火山灰活性生成更多的水化产物结合氯离子，此外还细化了孔隙结构，增加了吸附面，从而提高了氯离子结合量.

图8 结合氯离子含量随养护龄期的变化Fig.8 Bound chloride content of CAC with curing age variety

图9 不同养护龄期珊瑚骨料混凝土氯离子结合能力Fig.9 Chloride binding capacity of CAC at different curing ages

2.2 毛细吸水性能

外界环境中的水通过毛细作用进入混凝土内部的过程称为混凝土的毛细吸水.越来越多的研究将毛细吸水能力作为描述混凝土耐久性的重要参数[23].采用线性回归法分别拟合粉煤灰珊瑚骨料混凝土在28、60d龄期时前6h内和1～8d的吸水性，如图10、11所示.由图10、11可以看出，随着时间的增加，混凝土的累积吸水量增加，初始吸水阶段的水吸附速率较大，而二次吸水阶段的水吸附速率较小.Martys等[24]认为后期吸水速率降低的原因是随着水分通过毛细作用不断地进入到混凝土孔隙中时，水分会遇到比毛细孔更小的凝胶孔；此外，即使毛细孔在混凝土中形成强连通的网络，水吸附速率仍然缓慢，其原因是在水分吸入后在空气和水界面处会形成稳定或亚稳定的半月板形态，阻碍了水分的进入，从而使得水吸附速率降低.

即使珊瑚骨料是多孔的，但其自身的孔隙离散且天然形成，外界水不易进入.在混凝土水化初期，珊瑚骨料能够吸收骨料下方的拌和水，使得珊瑚骨料周围的浆体水胶比降低，提高了硬化水泥浆体与珊瑚骨料界面的黏结力.骨料自身携带氯离子能够促进水化进程，且在后期珊瑚骨料的返水作用提高了混凝土的水化程度，减少了孔隙尺寸和连通性，使得基体更为致密，外界水分不易侵入到混凝土内部，同时改善了骨料界面过渡区结构.周围浆体对骨料形成良好的包裹，将珊瑚骨料中的孔隙孤立为封闭孔隙，切断了毛细通道，因而珊瑚骨料混凝土具有较低的二次吸水量[25-26].在28、60d龄期时，FA20前6h内的累积吸水量最大，而8d的累积吸水量均低于FA0和FA10.在28d龄期时，FA10和FA20的8d累积吸水量比FA0低3.6%和6.1%.与28d龄期相比，在60d龄期时FA0、FA10和FA20的 8d 累积吸水量分别降低1.6%、2.5%和11.4%，表明采用粉煤灰部分替代水泥能够有效降低混凝土的毛细吸水量.

图10 珊瑚骨料混凝土28d龄期的累积吸水量Fig.10 Cumulative absorbed water of CAC at 28d

图11 珊瑚骨料混凝土60d龄期的累积吸水量Fig.11 Cumulative absorbed water of CAC at 60days

珊瑚骨料混凝土8d累积吸水量i8见图12.由图12可以看出，随着粉煤灰掺量的增大，8d累积吸水量减小，在28d龄期时，3组混凝土的8d累积吸水量差异较小，养护到60d龄期时，FA20的8d累积吸水量有明显的降低.这是由于粉煤灰珊瑚骨料混凝土有着更致密的孔隙结构，更低的孔隙率和更曲折的孔隙连通度，阻止了水分的进入.

利用拟合方程的斜率来描述试件在2个阶段的吸水率，初始吸水率可通过最初6h曲线的斜率确定，二次吸水率则通过1～8d曲线的斜率确定.珊瑚骨料混凝土的吸水率如图13所示.由图13可以看出，FA20在28d龄期时的初始吸水率最大，养护到60d龄期时，其初始吸水率仍大于FA0和FA10，而FA10和FA20的二次吸水率均小于FA0.与FA0相比，FA20在28、60d龄期时的二次吸水率分别降低了6.1%和15.4%.其他研究也得到了相同的结论[10,27].掺入粉煤灰能够提升混凝土的抗毛细吸水性能，因为粉煤灰可以降低混凝土中的毛细孔含量，尽管掺入粉煤灰增加了大孔隙数量，但大孔隙对混凝土的毛细吸水影响较小.

图12 珊瑚骨料混凝土8d累积吸水量Fig.12 Total absorbed water of CAC at 8d

图13 珊瑚骨料混凝土28、60d的毛细吸水率Fig.13 Sorptivity values of CAC at 28, 60d

2.3 微观结构分析

2.3.1XRD分析

图14为珊瑚骨料混凝土在28d龄期时的水化产物XRD图谱.由图14可以看出，FA0、FA10和FA20的主要水化产物包括Ca(OH)2、Friedel’s盐(Ca2Al(OH)6(Cl,OH)·2H2O)、斜方钙矾石(CaO·Al2O3·2SiO2·8H2O,CA2S2H8)、CaCO3和SiO2等，其中衍射峰较高的CaCO3和SiO2为珊瑚骨料自身成分.Friedel’s盐为骨料自带氯离子与胶凝材料中含铝相的物质(C3A和C4AF)直接反应生成[28]，骨料引入的氯离子不仅改变了胶凝材料的水化过程，同时也改变了混凝土的孔结构，使混凝土更加密实，从而提高其抗渗性；Friedel’s盐的生成消耗了骨料带入的自由氯离子含量，延缓了珊瑚骨料混凝土达到氯离子阈值的时间.

图14 珊瑚骨料混凝土28d水化产物的XRD图谱Fig.14 XRD patterns of hydration product of coral aggregate concrete at 28d

斜方钙矾石是C-S-H与非晶态铝相和Ca(OH)2反应的产物[29]，如式(11)所示.Antiohos等[30]和Ismail等[31]证实了斜方钙矾石存在于混凝土水化产物中，斜方钙矾石晶体分散在混凝土中，与主要水化产物结合，改善孔结构，提升混凝土性能.粉煤灰的掺入可与Ca(OH)2发生火山灰反应.因此，与FA0相比，FA10和FA20中Ca(OH)2的衍射峰较低，且FA20中的Friedel’s盐衍射峰较高，表明FA20具有较高的氯离子结合能力.

2C-S-H+CH+2AH3→CA2S2H8+CaCO3

(11)

2.3.2TG分析

珊瑚骨料混凝土在28d龄期时的TG-DTG曲线如图15所示.由图15可以看出，60～100℃的吸热峰为C-S-H或C3AH6的分解；Friedel’s盐的分解包括以下两部分：(1)在约135℃下失重是由于层间水的分解，这种失水过程中可能产生低结晶度的产物即3Ca(OH)2·2Al(OH)3·CaCl2[32]；(2)在320℃左右的失重对应于类似氢氧钙石薄片脱羟基，导致形成结构不良相[33]；460～480℃的吸热峰为Ca(OH)2分解失水，750～850℃的吸热峰对应于CaCO3的分解，在该温度范围内试样质量急剧下降，是由于珊瑚骨料的主要成分为CaCO3.

图15 珊瑚骨料混凝土28d龄期时的TG-DTG曲线Fig.15 TG-DTG curves of CAC at 28d

2.3.3孔隙率

根据式(12)，采用TG数据评估样品中的理论孔体积[34].式(12)适用于砂浆试样，对于混凝土试件，式(12)可修正为式(13).结合水含量(ww)可根据50～550℃的TG数据使用式(15)计算.

(12)

(13)

(14)

(15)

式中：P为理论孔体积，%；Vw为拌和水体积，m3；Vs为混凝土中其他组分(包括水泥、粉煤灰、珊瑚粗骨料和珊瑚砂)体积，m3；mw为拌和水的质量，kg；BW为结合水含量，%；1.3为化学结合水的平均密度[35]；mc、mFA、mca和mcs分别为水泥、粉煤灰、珊瑚粗骨料和珊瑚砂的质量，kg；ρc,ρFA,ρCA和ρCS分别为水泥、粉煤灰、珊瑚粗骨料和珊瑚砂的密度，kg/m3.

28d龄期时粉煤灰珊瑚骨料混凝土的孔隙率和结合水含量如图16所示.从图16可以看出，混凝土结合水含量与孔隙率之间有很好的相关性，即结合水含量大的总孔隙率小，结合水含量小的总孔隙率大，结合水含量同时反映了混凝土的水化程度.

图17为孔隙率与二次吸水率之间的关系.由图17可以看出，未掺粉煤灰的试件具有更大的孔隙率和更高的吸水量，而掺加粉煤灰的试件孔隙率和吸水量差异较小，掺入粉煤灰能够降低混凝土在28d龄期时的孔隙率和毛细吸水量，但影响较小.掺入粉煤灰的珊瑚骨料混凝土在28d龄期时水化尚未完成，粉煤灰在混凝土中主要发挥了物理填充作用，火山灰效应没有完全发挥.但是，当混凝土养护到60d龄期时，掺入粉煤灰的混凝土由于形成更多的C-S-H凝胶能够填充毛细孔隙，改善水泥-骨料界面结构，从而能够提高混凝土的抗毛细吸水性能.

图16 珊瑚骨料混凝土的孔隙率和结合水含量Fig.16 Porosity and bound water content of CAC

图17 孔隙率与二次吸水率的关系Fig.17 Porosity against secondary sorptivity

3 结论

(1)粉煤灰珊瑚骨料混凝土的总氯离子含量随着养护龄期延长而增大，但在90d龄期时总氯离子含量下降.在 90d 龄期时，FA20总氯离子含量最大，FA0最小.

(2)掺加粉煤灰能够降低CAC的自由氯离子含量，且粉煤灰掺量越大，自由氯离子含量越低.在90d 龄期时，3组混凝土的总氯离子含量为0.633%～0.639%，自由氯离子含量为0.370%～0.378%，均低于混凝土临界氯离子阈值含量，未达到钢筋开始锈蚀条件.

(3)在水化前期，与普通珊瑚骨料混凝土相比，粉煤灰珊瑚骨料混凝土具有较低的氯离子结合能力.但在90d龄期时，其具有较高的氯离子结合能力，且粉煤灰掺量越大，氯离子结合能力越强.

(4)用粉煤灰部分替代水泥，28d龄期时混凝土的累积吸水量和吸水率降低幅度较小，而60d龄期时混凝土的累积吸水量和吸水率有明显的降低.与28d龄期时相比，60d龄期时FA0、FA10和FA20的8d累积吸水量分别降低1.6%、2.5%和11.4%.粉煤灰掺量越大，在60d龄期时的累积吸水量越小，这主要是由于随着养护龄期的延长，粉煤灰的火山灰效应发挥作用，且珊瑚骨料的内养护作用促进了二次水化，降低了混凝土的毛细孔含量.

(5)添加粉煤灰对珊瑚骨料混凝土的水化产物种类没有影响，但能够降低混凝土中Ca(OH)2的含量，并且能够生成衍射峰较高的Friedel’s盐，由此降低了珊瑚骨料混凝土的孔隙率.