浅谈高性能混凝土的耐久性

3 磨细矿渣的掺入对高性能混凝土耐久性的影响

主要从四个方面来论述：①对混凝土坍落度的影响。磨细矿渣颗粒与粉煤灰相比，其颗粒为多棱角、无规则外形，但随着磨细程度的增加，其多棱角、无规则外形会得到很大程度改善，颗粒会越来接近球形，它越易发生转动和滚动，水泥浆体的流动性就会越好。同粉煤灰一样，磨细矿渣的掺入也会减小水泥对减水剂的吸附，从而增加浆体的吸附性；磨细矿渣的密度要小于水泥，他们替代水泥所形成的浆体体积要大；他们的颗粒要小于水泥颗粒，当磨细矿渣的颗粒填充与水泥颗粒时，可将原来填充于颗粒中的水置换出来，成为自由水，使颗粒之间的间隔水层加厚，这也是流动性增大的原因。②对混凝土氯离子扩散系数的影响。  高性能混凝土的耐久性与渗透性有很大关系，而混凝土的渗透性决定于混凝土的孔隙率及空隙分布状况，经过磨细等加工处理的矿物外加剂颗粒一般比水泥颗粒细，能明显提高混凝土的抗渗性，原因主要有:火山灰效应和微集料效应。 火山灰效应是指：磨细矿渣改变了胶结料与集料的界面粘结强度，普通混凝土的浆体与集料的界面粘结受水化产物Ca(OH)₂定向排列的影响而强度降低。磨细矿渣吸收水泥水化时形成的Ca(OH)₂并进一步水化生成更多有利的C-S-H凝胶，使界面区的Ca(OH)₂晶粒变小，水化产物分布更加均匀化，并降低水泥石及界面过渡区的细毛细孔含量，从而提高了混凝土内部的密实度和力学性能。微集料效应是指：在胶凝材料中，水泥颗粒粒径最大，磨细矿渣、粉煤灰次之，硅灰最小。如果胶凝材料粉料经过适当比例的混合，就有可能使得拌水前的混凝土中的粉料具有良好的联系微级配。水化过程中不同粒径的胶凝材料颗粒相互填充，减少了颗粒间的空隙，从而进一步减少了复合胶凝材料体系凝结硬化后的总孔隙率，并改善了孔结构、减小了最大孔径的尺寸，使混凝土形成了密实充填结构和细观层次的自紧密堆积体系，大幅度降低混凝土的渗透性，同时也防止了渗水、离析。③对混凝土强度的影响。掺入磨细矿渣后，通过火山灰反应，Ca(OH)₂可以被减少，水化硅酸钙胶凝物质的质量得到提高，组成得到优化，胶凝物质的数量大幅度增加，也可以使水泥石与集料的界面结构也得到改善。因此，混凝土的强度大幅度提高。另外，由于磨细矿渣的颗粒较小，掺入水泥中也会产生填充密实效应;由于磨细矿渣的活性成分(SiO₂，Al₂0₃)与水泥浆体中的Ca(OH)₂发生火山灰反应，降低了Ca(OH)₂在骨料表面的生长及定向排列，并且磨细矿渣的“细化孔隙”“活性充填”作用也有利于减少过渡区的孔隙，改善了水泥石与骨料过渡区结构。这些都能增加混凝土的密实性，提高混凝土的强度。

4 结束语

影响高性能混凝土性能的因素是多样的，在具体的配制过程中，也会综合考虑多种掺料的组合，以提高混凝土的耐久性。文中所论述的粉煤灰和磨细矿渣对混凝土渗透性的影响机理也可以是物理和化学两个方面。物理方面主要是孔结构的改善，化学方面主要是由于混凝土的二次水化生成C₃A和C-S-H凝胶，改善了混凝土水化产物的组成。从而大大提高了混凝土的抗渗性，其耐久性也随着提高。

参考文献：

[1]吴中伟，廉慧珍.高性能混凝土[M].中国铁道出版社，1999

[2]刘秉京，混凝土结构耐久性设计[M].人民交通出版社，2007