石粉对混凝土抗氯离子侵蚀的影响及机理研究

针对目前机制砂混凝土在重大建设工程中的应用越来越广泛，系统地研究机制砂中石粉含量、石粉作掺合料时，石粉对混凝土孔结构的影响，以及由此造成对混凝土水压力抗渗和氯离子抗渗系数的影响；不同岩性石粉对水泥水化产物及结构的影响，以及由此造成对水泥石固化氯离子能力的影响；在氯盐、碳化、冻融、硫酸盐等复杂环境下，石粉对混凝土结构抵抗氯离子侵蚀的正负效应。采用XRD、SEM、TEM、NMR、激光粒度仪等先进的仪器设备，研究石粉对混凝土抗氯离子侵蚀的影响机理，结合混合料理论、最密实堆积理论以及对比试验法、电化学分析法等，对石粉的物理填充作用和化学活性效应进行定量描述，并由此进行石粉对混凝土抗氯离子渗透的定量分析。在此基础上，以混凝土结构抗氯离子侵蚀为前提，提出优化含石粉混凝土配合比设计的方法。

本项目以不同岩性的石粉为研究对象，系统地研究石粉做掺合料、机制砂中石粉含量对混凝土抗氯离子侵蚀的影响。在石粉做掺合料时，石粉对混凝土性能的影响与石粉的物理填充效应有很好的关联性，且石粉的颗粒越小，其物理填充效果越好，但其最佳比例不变；其最佳比例可通过湿堆积密度法测试石粉与水泥混合物密实度的变化来确定。机制砂中的最佳石粉含量，在中低强度机制砂混凝土中，可采用水粉比0.4来确定；对于高强机制砂混凝土，其确定方法则需要进一步研究。结合不同石粉含量时混凝土拌合物中自由水的变化，可知机制砂的石粉使混凝土混合料获得最大密实度时，混凝土的性能最好。石粉对水泥石固化氯离子能力的影响表明：石粉的岩性不同、掺量不同、掺入方式不同，对水泥石固化氯离子能力的影响也不同；其中石灰石粉掺量在5%~20%、辉绿岩和闪长岩石粉在3%~15%、白云岩石粉在3%~5%、花岗岩石粉在10%~15%之间均可以提高水泥固化氯离子的能力。石粉对水泥水化热、水化产物、硬化结构产生了影响，且石粉的岩性不同、细度不同、掺量不同，其影响也不同。以上研究表明，石粉由于和水泥颗粒粒径接近，当被引入到水泥混凝土体系中后，会对水泥水化产物的生成，以及硬化结构产生影响，从而对水泥混凝土抗氯离子的能力产生了影响。这对指导石粉及含石粉机制砂在硅酸盐水泥混凝土中的应用具有重要的意义。