矿物掺合料对混凝土抗氯离子渗透性能的影响综述
研究探讨 Research
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矿物掺合料对混凝土抗氯离子渗透性能的影响综述
刘芳芳王磊刘道宽赵燕茹
（内蒙古工业大学土木工程学院，内蒙古呼和浩特 010051）
中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号1007-6344（2018）03-0352-01
摘要：混凝土的耐久性问题正得到科研界和工程界越来越广泛的关注，其中氯离子侵蚀问题成为当前混凝土耐久性研究的热点之一。矿物掺合料的掺入可显著改善混凝土的抗氯离子侵蚀性能，本文综述了近年来国内外关于矿物掺合料对混凝土抗氯离子侵蚀
影响的研究进展，分析并总结了粉煤灰、高炉矿渣、硅灰掺入混凝土对混凝土抗渗性能的影响。
关键词：混凝土；矿物掺合料；氯离子；渗透性
0引言
混凝土是当今主要的建筑工程材料之一，众多混凝土结构工程向海洋环境发展，使氯离子侵蚀问题成为当前混凝土耐久性研究的热点之一[1,2]。近年来混凝土抗氯离子渗透性能的研究基本上集中于化学外加剂及矿物掺合料的应用。
1氯离子在混凝土中的传输机理
氯离子在混凝土中的输运过程实质上是带电粒子在多孔介质的孔隙液中传质的过程。对应于粒子传质过程中所发生的基础物理化学过程包括：扩散，对流，绑定和电迁移等[1]。
2矿物掺合料对混凝土抗氯离子渗透性能的影响矿物掺合料表面能高，对水泥颗粒的孔隙有微观填充作用，且具有化学活性，因此可以改善普通混凝土的诸多材料性能，其中常用于增强混凝土抗渗性能的矿物掺合料有粉煤灰、矿渣以及硅灰。
2.1单掺粉煤灰
掺入粉煤灰的混凝土抗渗性明显提高，可以有效阻碍氯离子向混凝土内部传输。抗渗性提高的主要原因在于：①水化后形成的C-S-H凝胶可有效堵塞扩散通道；②阳离子（Ca2+、Al3+、Si4+等）浓度提高，可发挥限制腐蚀性阴离子（Cl—等）的移动能力；③微集料效应使硬化水泥石内的孔隙结构更加复杂，不利于粒子移动[1,2]。
林旭健等[3]研究表明：掺加粉煤灰后，混凝土试块中通过的总电量显著降低，混凝土的抗钢筋锈蚀性能提高。罗伯光等[4]研究表明：在再生混凝土中掺入粉煤灰可提高再生混凝土的抗氯离子渗透性能，而且降低了氯离子渗透系数；矿物掺合料提高再生混凝土抗氯离子渗透性能随着水灰比的增加效果越明显。Jitendra等[5]研究掺粉煤灰的浆体在不同氯离子浓度侵蚀液侵蚀下的氯离子结合性能，发现粉煤灰的掺入会增加浆体的氯离子结合量，从而提高了混凝土的抗氯离子渗透性能。
2.2单掺高炉矿渣
大掺量矿渣与Ca(OH)2起火山灰反应,生成强度更高、稳定性更好的低碱度C-S-H,同时消耗结晶粗大定向排列的Ca(OH)2,改善界面结构;生成产物将填塞混凝土孔隙,使孔结构细化,密实性提高,进一步提高混凝土的抗氯离子渗透性能[1,2]。
何富强等[6]研究表明：在混凝土中掺入矿渣能显著的降低混凝土的6h电通量、初始电流以及氯离子渗透深度。余红发等[7]研究表明：当固定水灰比和胶凝材料用量时，随着矿渣掺量的增加，混凝土对氯离子的结合能力先增加后降低；当矿渣掺量为40%时，混凝土的总结合能力最大。Tarek等[8]研究表明：当混凝土结构处于氯离子环境中时，使用矿渣水泥能够使表层混凝土以及混凝土中的过渡区变得密实，从而提高混凝土的抗氯离子侵蚀能力。
2.3单掺硅灰
在混凝土中掺入硅灰可使水化物中Ca/Si减小，水化物能与氯离子结合，使混凝土抗氯离子侵入能力提高。同时使骨料周围充满致密的无定形的C-S-H相，从而使粗骨料与水泥石间的界面过渡区得到明显改善，进而提高混凝土的抗氯离子渗透性能[1,2]。
袁银峰等[9]试验表明：在水灰比以及胶凝材料总量都保持不变时，随硅灰掺量的升高，混凝土对氯离子的结合能力有逐渐降低的趋势，且与硅灰掺量线性相关。罗伯光等[4]研究表明：单掺矿渣、粉煤灰、硅灰对再生混凝土的抗氯离子渗透性能都有不同程度的提高，其中以硅灰效果最好，其次为粉煤灰，再者为矿渣。Mohammad等[10]通过研究发现无论水灰比为何值时，在硅灰替代比由0增加到7.5%的混凝土中的氯离子扩散率都显著降低，而且在7.5%时基本上达到最小值。
3结语
伴随着混凝土结构的耐久性问题得到越来越广泛的关注,未来需要进一步研究的内容有：其他类型矿物掺合料掺入混凝土中对混凝土抗渗性能的影响；不同矿物掺合料掺到混凝土中对混凝土抗渗性能提高的最经济实用的最优比例；能提高混凝土抗渗透性能的其它外加剂或方法的研究。
参考文献
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[4]罗伯光,覃荷瑛. 矿物掺和料对再生混凝土抗氯离子渗透性能的影响研究[J]. 公路工程,2014,39(05):114-118.
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[7]余红发,翁智财,孙伟,陈浩宇,张金花. 矿渣掺量对混凝土氯离子结合能力的影响[J]. 硅酸盐学报,2007,(06):801-806
[8]Tarek U M, Hidenori H, Toru Y. Concrete after 30 years of exposure-part I: mineralogy, microstructures, and interfaces [ J] . ACI Materials Journal, 2004, 101 ( 1) : 3- 12
[9]袁银峰,麻海燕,余红发,翁智财,达波,肖卫,麻海舰,吴雅玲. 硅灰掺量对混凝土氯离子结合能力的影响[J]. 硅酸盐通报,2014,33(09):2320-2325.
[10]Mohammad S，Alireza R，Hamed L．Long-term chloride diffusion in silica fume concrete in harsh marine climates[J].Cement and Concrete Composites，2009，31( 10) : 769-775．
作者简介：刘芳芳（1996,08-），女，硕士研究生. 研究方向：从事混凝土力学及耐久性能的研究