淺談各種礦物細(xì)摻料對(duì)混凝土耐久性的影響-建筑設(shè)計(jì)論文

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淺談各種礦物細(xì)摻料對(duì)混凝土耐久性的影響
彭晨
摘要：本文從介紹混凝土耐久性出發(fā)，闡述了粉煤灰等各種礦物細(xì)摻料對(duì)混凝土耐久性的影響，并做出了評(píng)價(jià)。
關(guān)鍵詞：耐久性；礦物細(xì)摻料；混凝土
混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，是指混凝土結(jié)構(gòu)在外部環(huán)境和自身內(nèi)部因素作用下，在設(shè)計(jì)使用期內(nèi)保持其安全、正常使用和整體外觀要求的能力。它是鋼筋混凝土可靠性（安全性、適用性、耐久性）中目前研究最少的一個(gè)環(huán)節(jié)�；炷恋哪途眯灾饕缚箖鲂�，抗?jié)B性，抗碳化，抗裂縫，堿集料反應(yīng)等。不同的礦物細(xì)摻料對(duì)混凝土耐久性有不同的影響，下面主要介紹粉煤灰、石灰石粉、礦渣粉對(duì)混凝土耐久性的影響。
1. 粉煤灰
1.1 粉煤灰的概念
粉煤灰是從煤燃燒后的煙氣中收集下來(lái)的細(xì)灰，是燃煤電廠排出的主要固體廢物，是我國(guó)當(dāng)前排量較大的工業(yè)廢渣之一，隨著電力工業(yè)的發(fā)展，燃煤電廠的粉煤灰排放量逐年增加。大量的粉煤灰不加處理，就會(huì)產(chǎn)生揚(yáng)塵，污染大氣；若排入水系會(huì)造成河流淤塞，而其中的有毒化學(xué)物質(zhì)還會(huì)對(duì)人體和生物造成危害。其主要的氧化物組成為：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。如果能將其用于混凝土中，不僅能減少對(duì)環(huán)境的污染，還能改善混凝土的性能，一舉兩得。
1.2 粉煤灰改善混凝土耐久性的作用機(jī)理
1.2.1 抗凍性
混凝土的抗凍性是指混凝土在低溫寒冷環(huán)境中使用，長(zhǎng)期經(jīng)受凍融循環(huán)作用，能保持其強(qiáng)度、正常使用和外觀要求的能力。它是混凝土耐久性指標(biāo)之一。如果在混凝土中摻入適量的粉煤灰來(lái)代替等量的水泥則可以有效地提高混凝土的抗凍性，從而達(dá)到提高混凝土的耐久性。主要的作用機(jī)理表現(xiàn)在以下方面：（1）活性效應(yīng)固定了氫氧化鈣，使之不致于因浸析而擴(kuò)大冰凍劣化所產(chǎn)生的孔隙；（2）形態(tài)效應(yīng)減少用水量，從而減少孔隙和毛細(xì)孔；（3）填充效能細(xì)化孔隙，減少混凝土中的空氣和水分，從而較好地改善混凝土的抗凍性。
1.2.2 抗?jié)B性
混凝土的抗?jié)B性是指在水環(huán)境中使用，混凝土材料自身抵抗壓力水滲透其中的能力。粉煤灰的火山灰效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生水化硅酸鈣，它填充于混凝土中的毛細(xì)孔隙，改善了混凝土的孔結(jié)構(gòu)，提高了密實(shí)度，阻塞滲透通道，增強(qiáng)混凝土的抗?jié)B能力。
1.2.3 堿集料反應(yīng)
混凝土的堿集料反應(yīng)分為堿-硅酸反應(yīng)和堿-碳酸反應(yīng)兩種，它被稱作‘混凝土癌癥’。主要是指混凝土中的堿活性物質(zhì)與孔隙溶液中的鈉、鉀離子反應(yīng)，生成堿-硅凝膠，其在吸水后膨脹，產(chǎn)生壓力，壓力過(guò)大后致使混凝土開(kāi)裂。而在混凝土中摻入粉煤灰后能降低混凝土的堿性，從而抑制堿集料反應(yīng)。
2. 石灰石粉
2.1 石灰石粉的概念
石灰石粉是指在生產(chǎn)粗骨料和砂的過(guò)程中，產(chǎn)生的一種粉末，以CaC03為主要成分。大量的石粉如不加以利用，不但浪費(fèi)了資源，而且污染環(huán)境。若摻入混凝土中，則可以改善其耐久性。
2.2 石灰石粉改善混凝土耐久性的作用機(jī)理
2.2.1 抗凍性和抗?jié)B性
石灰石粉的活性效應(yīng)指兩個(gè)方面內(nèi)容：石灰石粉中的CaC03與鋁鹽反應(yīng)和石灰石粉中的CaC03與水泥水化反應(yīng)的產(chǎn)物Ca(OH)2反應(yīng)。石灰石粉的摻入，使得硫鋁酸鹽的生成減慢，而碳鋁酸鹽的生成更快了，因?yàn)樘间X酸鹽更加穩(wěn)定。生成的水化碳鋁酸鹽與其它水化產(chǎn)物相互聯(lián)接，混凝土的密實(shí)度提高了，孔隙細(xì)化了，從而提高了混凝土的抗凍性和抗?jié)B性，改善其耐久性。
2.2.2 抗碳化
混凝土碳化是指空氣中CO2通過(guò)裂縫滲透到混凝土中，與堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后生成碳酸鹽和水，使混凝土堿度降低的過(guò)程。當(dāng)石灰石粉的摻入量很小時(shí)，由于CaC03與Ca(OH)2會(huì)發(fā)生反應(yīng)，反而會(huì)加速混凝土的碳化。但是當(dāng)石灰石粉的摻入量在30%時(shí)，比表面積增大，混凝土強(qiáng)度增加，結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，碳化深度就小了，從而提高了混凝土的抗碳化能力。
3. 礦渣粉
3.1 礦渣粉的概念
礦渣粉是高爐煉鐵的爐渣的簡(jiǎn)稱，在高爐煉鐵過(guò)程中，生成了以硅酸鹽和硅鋁酸鹽為主要成分的熔融物，從排渣口排出，經(jīng)過(guò)空氣和水急冷處理，形成的粒狀顆粒物，再經(jīng)干燥、粉磨，達(dá)到相當(dāng)細(xì)度且符合相當(dāng)活性指數(shù)的粉體，是一種混凝土摻合料。
3.2 礦渣粉改善混凝土耐久性的作用機(jī)理
3.2.1 抗?jié)B性
礦渣粉的主要成分有SiO2和Al2O3，它們有較好的活性，能與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)，生成水化硅酸鹽產(chǎn)物，填充于混凝土的孔隙中，大幅度地提高混凝土的密實(shí)度，優(yōu)化孔細(xì)結(jié)構(gòu)，減小孔隙尺寸，使混凝土形成了密實(shí)填充結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到改善混凝土的抗?jié)B透能力。
3.2.2 抗裂縫
混凝土的水泥水化反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量的水化熱，而混凝土的表面和內(nèi)部的熱量散發(fā)快慢不同，形成較大的溫差，導(dǎo)致混凝土因不均勻溫差產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂縫。當(dāng)加入礦渣粉后，其可以降低漿體的水化熱，從而減小溫差，達(dá)到抵抗裂縫出現(xiàn)效果。
4. 結(jié)論
粉煤灰、石灰石粉、礦渣粉等作為活性混合料摻入到混凝土中，可以有效增加混凝土
密實(shí)度，改善孔結(jié)構(gòu)和水化產(chǎn)物性質(zhì)，從而顯著改善混凝土的耐久性。同時(shí)，要控制好摻入量，以便更好地發(fā)揮其作用。在今后的工程實(shí)際中，它們將會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。
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