浅谈高性能混凝土的耐久性
2 粉煤灰的掺入对高性能混凝土耐久性的影响
本段讨论大掺量粉煤灰混凝土的耐久性问题。①早期强度。掺量情况下，其早期性能难以达到工程要求。大量粉煤灰替代水泥后，混凝土的早期强度发展相当缓慢，但后期强度却能够提高很多，一般掺粉煤灰混凝土其强度在28d后到6个月这期间增长幅度比较大，1年后仍会继续增长，当其掺量较大(如50%，甚至70%)时，这种效应更加明显，粉煤灰对混凝土强度的贡献主要表现在后期，这样势必严重影响混凝土生产企业对大掺量粉煤灰混凝土生产的积极性。针对大掺量粉煤灰混凝土早期强度相对较低的特点，可以从物理和化学角度提出改善大掺量粉煤灰混凝土早期强度的几种途径:机械活化粉煤灰是将原状粉煤灰经过装载小型球磨机进行“益化”处理后的粉煤灰。原状粉煤灰泛指未加工磨细的粉煤灰，原状粉煤灰经过机械活化后，均质性得到了较大改善。化学活化粉煤灰就是用化学激发剂来激发粉煤灰的活性。在粉煤灰混凝土中，常用的化学激发剂有NaSO4、CaCl2、CaSO4等。对于低钙粉煤灰，掺入适量的Na2SO4、CaC12。在机械活化粉煤灰的基础上，加入化学激发剂称为复合活化粉煤灰。从配合比角度，使用高效塑化剂和优质粉煤灰的前提下，降低水胶比，也是提高早期强度的有效手段。②抗冻性能。混凝土产生冻融破坏的两个必要条件，一是混凝土必须接触水或混凝土中有一定的含水量；另一个必要条件是建筑物所处的自然条件必须存在反复交替的正负温度。粉煤灰具有优异的形态效应、微集料效应和火山灰效应。在掺加粉煤灰以后，增加了水化产物的数量，改善了产物形态，其微观表现为其孔结构无论是从孔的数量多少或是各级孔的级配上都要优于普通混凝土。掺加粉煤灰使混凝土抗渗性提高从理论上减少了混凝土冻害的可能。只要合理控制粉煤灰品质参数和混凝土配合比，粉煤灰对混凝土抗冻性的影响不大。③抗碳化性能。影响混凝土碳化深度有三个主要因素:外界环境的CO2浓度、内部化学因素（主要有Ca(OH)2、少量NaOH和KOH、水化硅酸钙的性质与数量，如果在混凝土中这些反应物质越多，碳化的进度就必然越慢）、内部的物质和物理化学因素。 粉煤灰混凝土的碳化深度值随时间的延长而加大，早期的碳化深度值增大较快，后期增大相对较慢。④抗渗性能。有研究表明：掺粉煤灰使混凝土的抗氯离子渗透性能显著提高。首先可能是由于粉煤灰的填充密实效应，阻断了可能形成的渗透通道，使氯离子等侵蚀介质难以进入混凝土内部;其次是二次水化不仅生成了更加稳定的低碱C-S-H，而且减少了CH的晶粒尺寸，减轻了CH在界面层过渡区定向富集，改善了混凝土结构。另外，粉煤灰对抓离子产生的物理化学吸附，最终降低了抓离子渗透速度，提高了混凝土抗抓离子的侵蚀能力。⑤抵抗钢筋锈蚀性能。粉煤灰混凝土中水泥用量相对较少，加上粉煤灰的二次反应，使混凝土中的Ca(OH)2含量相对较低，从而影响了它的抗钢筋锈蚀性能，但掺入粉煤灰往往会提高混凝土的密实性，可以有效限制氯离子的扩散，对其抗钢筋锈蚀有利。优质粉煤灰有利于提高混凝土的抗钢筋锈蚀性能，因此从理论上大掺量粉煤灰混凝土是有可能具备抵抗钢筋锈蚀能力的。⑥早期收缩性能。有研究认为高性能混凝土的收缩，相对于自由收缩而言，约束收缩能更好地反映出高性能混凝土的抗裂性能。粉煤灰混凝土与普通混凝土相比，早期塑性收缩、温度收缩比较大，尤其是自收缩更大，而早期粉煤灰混凝土强度发展慢，抗拉强度低。粉煤灰掺量从10%提高到30%，混凝土的约束收缩值降低。根据研究，在前三天粉煤灰延迟水泥颗粒的水化。随着粉煤灰掺量的增加，前3天，粉煤灰—水泥系统水化缓慢，内部相对湿度降低缓慢，从而其自收缩减小，约束收缩值减小。大量研究表明大掺量粉煤灰混凝土的早期收缩和开裂明显减少。