中交二航局六分公司 湖北武汉 430014
摘要：新疆地区气候干旱少雨，温差较大，另外混凝土结构在使用过程中由于干湿变化、温度变化、冻融循环、盐碱腐蚀、风蚀等多种自然因素的作用，混凝土耐久性能差。乌绕城项目采用粉煤灰、S75级矿粉复掺技术，对提高C30、C50混凝土的耐久新进行研究和优化，结果表明：磨细粉煤灰、S75级矿粉复掺可以提高混凝土的耐久性能。
关键词：新疆地区；混凝土；耐久性；复掺
1 工程概况
乌鲁木齐东线绕城高速项目工程主要是位于水磨沟区内，水磨沟区属中温带大陆干旱气候区，温差大，寒暑变化剧烈，降水量少，冬季时间长，春秋多大风。对混凝土施工的耐久性提出极大的挑战。本项目涉及到特大桥4096.1米/2座，大桥3305.1米/13座，中小桥3座，隧道911米/2座，互通立交4处，互通连接线8.595km，分离式立交1处，通道7道，天桥2座，涵洞73道（包含互通连接线），全线桥梁数量较多，桥型种类数目较多，提高混凝土耐久性对于保证工程施工质量、有效地降低了工程的成本，具有重要的意义。
新疆乌鲁木齐绕城高速项目工程实例，主要从混凝土原材料的选择出发，以电通量和抗收缩性能为指标，对提高混凝土耐久性提出一定措施。
2 原材料和配合比
2.1原材料
水泥采用天山水泥厂生产的普通42.5级硅酸盐水泥，性能指标见表1。
粉煤灰为湘潭建鸿建材有限公司生产磨细Ⅱ级粉煤灰（r-FA），具体物理指标见表2。
矿粉：试验中采用的是宝新盛源建材有限公司的S75级矿粉，物理性能见表3。
细集料、粗集料均产于乌拉泊丰达砂场，细集料的细度模数为3.3，属于粗砂，粗集料的级配分别为：C30混凝土粗集料为5-16mm：16-31.5mm=50%：50%；C50混凝土粗集料为5-10mm：10-20mm=20%：80%。
减水剂为中交武汉港湾工程设计研究院有限公司的聚羧酸系高效减水剂，其减水率为24%。
C30和C50混凝土的具体配合比见表4。
3 结果与分析
3.1不同粉煤灰掺量的混凝土电通量
选取w/b为0.38，砂率为0.41的C30混凝土不同掺量磨细粉煤灰的各组进行56天电通量试验对比，试验结果如图 1。对比C50混凝土中不同掺量磨细粉煤灰的各组56d电通量（见图2），可知随着粉煤灰掺量增加，电通量先减小再增加。在粉煤灰掺量小于30%时由于粉煤灰的微集料效应和火山灰效应，填充了浆体中的空隙从而增大了混凝土的密实性降低了其电通量值；当磨细粉煤灰掺量超过30%时，由于磨细粉煤灰需水比较大，导致浆体微观密实度不够从而降低了混凝土的抗渗性。
3.2不同复掺方式的混凝土电通量
不同F/S（F/S为粉煤灰：矿粉）的C30混凝土电通量，从图3中可以看出，适当提高矿粉的比例有利于降低电通量，提高混凝土的抗渗性。F/S比例适当有利于提高混凝土的密实性能，提高混凝土的抗渗性能。但当F/S过大，则粉煤灰比例较高；F/S过小，则矿粉比例较高。二者均不利于混凝土形成最紧密堆积，导致混凝土空隙率较大，抗渗性能变差。
不同F/S（F/S为粉煤灰：矿粉）的C50混凝土电通量，从图4中可以看出，F/S为15：15时电通量最小。F/S过大，则粉煤灰比例较高；F/S过小，则矿粉比例较高。二者均不利于混凝土形成最紧密堆积，导致混凝土空隙率较大，抗渗性能变差。适当的F/S比例有利于降低电通量，提高混凝土的抗渗性。F/S比例适当有利于提高混凝土的密实性能，提高混凝土的抗渗性能。
3.3不同粉煤灰掺量的混凝土的干缩性能
对比C30和C50中不同掺量粉煤灰的干缩测试试件，得到如图5和6所示的结果。
从图中我们可以看出随着粉煤灰掺量的增加混凝土的最终干燥收缩是不断变小的。龄期相同时，粉煤灰掺量大于30%时混凝土的干缩率增长缓慢，但是从图中我们可以看出前期高掺粉煤灰的收缩稍大，这是由于粉煤灰掺量增大混凝土容易失水导致的，但是在后期由于粉煤灰的二次水化消耗了大量的Ca（OH）2从而大大降低了混凝土的后期收缩，并且粉煤灰的微集料效应能有效改善体系的孔结构从而使得混凝土收缩变小。总体上随着粉煤灰掺量的增加，混凝土的干缩减低。
3.4不同复掺方式的混凝土的干缩性能
对比C30混凝土和C50混凝土中不同复掺方式混凝土的干燥收缩，从图中可以看出，提高粉煤灰比例有利于降低混凝土的干燥收缩，粉煤灰的活性要低于水泥和矿渣微粉，微集料效应更加明显，提高混凝土的密实性能，有利于降低混凝土的干燥收缩，提高混凝土的耐久性。
4工程应用实例
乌鲁木齐东绕城项目中普通隧道二衬、承台的C30和现浇箱梁的C50混凝土的配合比，以使用单掺磨细粉煤灰与复掺混凝土进行耐久性对比分析研究，具体结果如下表6。
从图9可以看出，相比于单掺磨细粉煤灰混凝土，复掺磨细粉煤灰可以有效降低水泥的用量，胶凝体系内部结构更合理，混凝土具有良好的耐久性见表6。
5 结论
通过对比不同磨细粉煤灰掺量和复掺方式的混凝土的耐久性，研究发现：混凝土中随着粉煤灰掺量的增加导致混凝土耐久性能先提高后降低；掺加矿粉可以利用矿粉与粉煤灰的叠加效应，提高混凝土的耐久性。相比于单掺磨细粉煤灰，新疆乌鲁木齐绕城高速项目采用的复掺技术混凝土耐久性能得到显著提高。
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论文作者:周岩,宋超
论文发表刊物:《基层建设》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/13
标签：混凝土论文; 粉煤灰论文; 耐久性论文; 磨细论文; 通量论文; 性能论文; 矿粉论文; 《基层建设》2017年第7期论文;