摘 要：本文通过对掺入粉煤灰在盐碱寒冷地区混凝土耐久性的研究，提高了混凝土的抗冻性，对以后粉煤灰在混凝土中的应用起到重要意义。

　　关键词：粉煤灰 混凝土 抗冻性

　　【分类号】：X701.2

　　1 前 言

　　我们通常利用粉煤灰的一些特性，将粉煤灰加入到混凝土当中，达到改善混凝土性能的目的。经研究表明一般CaO含量低的粉煤灰能够提高混凝土抗硫酸盐侵蚀的能力。同时粉煤灰的基本三大效应：形态效应、火山灰效应及微骨料效应，粉煤灰的加入除取代部分水泥作为混凝土的胶结料还能起到微集料作用，有助于减少混凝土的空隙率，增加密实度，这就有助于提高混凝土的抗冻性。所以研究掺入粉煤灰对于盐碱寒冷地区的混凝土的耐久性具有十分重要的意义。

　　2粉煤灰在混凝土中应用的重要意义

　　粉煤灰可以降低由于水泥水化热引起温度变化所引发的开裂。粉煤灰可以降低混凝土的放热高峰，因为它们的掺入，在保持混凝土的胶结材总量不变的条件下，相应地降低了混凝土中水泥的用量，因而水泥的水化发热量降低，特别是在掺合料增加的情况下，降低更多；粉煤灰在混凝土中将产生火山灰反应，也要放出水化热，但是，这种反应滞后于主体的水泥水化反应，而且其水化热较低、时间也拉得很长。向环境中逐步散热，二次水化反应的热对混凝土的温度基本无影响。这两种结果都有利于避免或减少混凝土的开裂。

　　粉煤灰的加入除取代部分水泥作为混凝土的胶结料还能起到微集料作用，有助于减少混凝土的空隙率，增加密实度，这有助于提高混凝土的抗冻性。 所以研究粉煤灰在硫酸盐侵蚀和冻融双重破坏下对混凝土的性能影响就很有意义了。

　　3 研究方案

　　总述：本实验采用慢冻法进行实验，设计实验循环次数为50次，以此实验数据对掺入粉煤灰在硫酸盐侵蚀下对混凝土抗冻性的影响进行分析。

　　3.1 原材料

　　原材料除应满足一般混凝土材料的规定外，还应满足一下要求：

　　（1） 抗冻水泥混凝土所用的水泥宜为强度等级为32.5MPa以上硅酸盐和普通硅酸盐水泥.矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥及复合水泥试验能满足抗冻要求时，也可选用。

　　（2） 抗冻水泥混凝土粗集料应满足下列要求：

　　粗集料颗粒级配宜满足连续级配最大密实原则，最大粒径不宜超过26.5㎜。软弱颗粒含量不宜大于5%，含泥量不宜大于1%。 针片状不大于12%，压碎值不大于12%，集料和水泥有良好的粘聚性。

　　（3） 抗冻水泥混凝土细集料坚固性满足5次冻融循环质量损失不大于8%，含泥量不大于2%，不得含有粘土团块，云母含量不大于1%。

　　（4） 本实验选用满足抗冻性要求的42.5 MPa的普通硅酸盐水泥

　　细集料 机制砂 ，粗集料 5-25.5mm；

　　3.2试件制备

　　参照GB 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中采用100×㎜100㎜×100㎜的棱柱体混凝土试件，本试验预计制备五种不同掺量（0%、15%、20%、25%、30%）的粉煤灰试件，每种不同掺量做5组试件每组三个，根据相关实验条件本课题采用慢冻法，本方法以质量损失率、和抗压强度损失率作为评定指标的水泥混凝土抗冻性试验。

　　4粉煤灰对混凝土抗冻性能影响的机理

　　混凝土的抗冻性是反映混凝土耐久性的重要指标之一。对混凝土的抗冻性不能单纯理解为抵抗冻融的能力.不仅在严寒地区混凝土建筑物有抗冻的要求，温热地区混凝土建筑物同样会遭到干、湿、冷、热交替的破坏作用，经历时间长久会发生表层削落.结构疏松等破坏现象。

　　4.1冻融破坏机理

　　冻融破坏机理，目前的认识尚不完全一致，一般认为是在某一冻结温度下存在结冰的水和过冷的水引起，结冰的水产生体积膨胀以及过冷的水发生迁移，引起的各种压力的结果。当混凝土中的毛细孔水在某负温下发生物态变化， 由水转变成冰，水结冰时体积膨胀达9%，体积膨胀，因受毛细孔壁约束形成膨胀压力，从而在孔周围的徽观结构中产生拉应力，拉压力的大小除了决定于毛细孔的含水率外，还取决于冻结速度及尚未结冰的水向周围能容纳水的孔隙流动的阻力；除了水冻结膨胀引起水的压力之外，当毛细孔结冰的时候，凝胶孔水处于过冷的状态，过冷水的蒸汽压比同温度下冰的蒸汽压高，将发生凝胶水向毛细孔中冰的界面渗透，直至达到平衡状态。由于渗透平衡状态需要一定的时间，所以水泥石即保持在一定的冻结温度上，由渗透压力引起的水泥石的膨胀将持续一段时间，这是凝胶水渗透所引起的膨胀的特点，处于潮湿状态下的混凝土经冻融循环过程，其强度、密度和弹性模量均发生变化。

　　4.2 粉煤灰的作用机理

　　粉煤灰掺入混凝土的目的主要是节约水泥和改善混凝土的性能，研究表明粉煤灰的玻璃相落在项图中莫来石区域或者钙长石的上半部，有助于提高混凝土的抗硫酸盐的侵蚀；同时粉煤灰在混凝土中可产生3大基本效应：形态效应、火山灰效应及微骨料效应，粉煤灰的加入除取代部分水泥作为混凝土的胶结料还能起到微集料作用，有助于减少混凝土的空隙率，增加密实度，这就有助于提高混凝土的抗冻性。这三个效应在粉煤灰混凝土中同时存在，在混凝土的不同龄期，其作用的大小也在发生着变化。粉煤灰形态效应主要指粉煤灰中球形玻璃体起滚珠轴承作用，从而使混凝土拌合物流动性提高。因为粉煤灰主要是光滑的球形颗粒，这些球形玻璃体表面光滑，粒度细，质地致密，内比表面积小，对水的吸附力小，在新拌混凝土中可以产生对水泥颗粒的扩散及解絮作用，同时还能降低骨料间的摩擦力，提高混凝土混合料的和易性，对混凝土的流动性、可泵性、泌水离析性、坍落度经时损失及凝结时间等产生影响。粉煤灰的活性效应使混凝土结构趋于致密、孔隙率下降、孔隙结构改善、体积稳定、强度及耐久性能提高。粉煤灰的微骨料效应指粉煤灰在混凝土中充当微骨料，均匀分布在混凝土中。填充孔隙和毛细孔，改善体系的孔结构和增大密实度。上述3大效应叠加在一起会对粉煤灰混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能产生重要的响。

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