天津港航工程有限公司 天津 300451
摘要：本文研究了海洋耐蚀矿物外加剂混凝土力学性能、抗氯离子渗透性能，并与普通水泥混凝土、粉煤灰混凝土进行对比试验，试验结果表明掺用海洋耐蚀矿物外加剂混凝土前期强度增长好，抗氯离子渗透性大大优于普通水泥混凝土和粉煤灰混凝土，可用于配制高耐久性混凝土，在海洋岛礁混凝土施工中取得了较好的效果。
关键词：海洋耐蚀矿物外加剂；耐久性；混凝土
1、引言
我国拥有辽阔的海域，有着丰富的海产、石油、天然气、矿产等海洋资源，大力开发岛礁基础设施建设、开发海洋资源对提高我国的综合实力具有重大意义，具有广阔的前景。在高温、高盐、高湿热的海洋气候环境作用下，钢筋混凝土结构容易受到腐蚀且腐蚀速度快、不易修复等，因此要求用于海洋环境作用下的混凝土必须具有良好的耐久性。
2、研究思路
目前提高混凝土的耐久性常用的高性能掺合料主要有优质粉煤灰、磨细矿渣粉、硅灰等非活性矿物外加剂，本次研究介绍一种新型的由偏高岭土和适当的改性剂经煅烧磨细而成的掺合料海洋耐蚀矿物外加剂（简称GHPC掺合料）在岛礁施工中的成功应用。
工程地处海洋环境气候，具有高温、高盐、高湿热的气候特点，对混凝土的耐久性要求高，要求混凝土抗氯离子渗透能力28天小于1500C或56天小于1000C。本文结合工程实例，对掺加海洋耐蚀矿物外加剂、粉煤灰和未掺加掺合料的普通混凝土之间的强度、抗氯离子渗透性方面进行对比，试验结果表明海洋耐蚀矿物外加剂混凝土强度增长快，混凝土具有优良的和易性，能大幅度的降低混凝土的抗氯离子渗透能力，提高混凝土的耐久性。产品在岛礁施工中取得良好的应用效果，对提高海洋环境下混凝土的耐久性起到重要作用。
3、混凝土性能试验研究
混凝土性能试验分别采用普通硅酸盐水泥内掺10%粉煤灰、内掺20%粉煤灰、内掺30%粉煤灰、内掺5%GHPC掺合料、内掺10%GHPC掺合料、内掺15%GHPC掺合料、不掺加掺合料七种混凝土配合比进行对比试验，在同等条件下进行混凝土力学性能、抗氯离子渗透性能以及混凝土拌合物和易性等方面进行对比试验。
3.1试验用原材料
水泥采用华润水泥（防城港）有限公司生产的P.O42.5级普通硅酸盐水泥。砂采用琼海文坡砂场生产的II区中砂。碎石采用东方好德石场生产的5～25mm连续级配碎石。粉煤灰采用广西钦州蓝岛环保材料有限公司生产的II级粉煤灰。海洋耐蚀矿物外加剂采用吕梁广厦特种建材有限公司生产的GHPC掺合料。减水剂采用北京安建世纪科技发展有限公司生产的聚羧酸高性能减水剂。
3.2混凝土配合比
试验以配置强度等级C40混凝土为例，配合比数据见表1。
3.3混凝土拌合物和易性
通过对配合比拌合物的性能进行测试得出：适当掺量的GHPC掺合料可以提高混凝土的坍落度，同时能保持较好的和易性。适当掺量粉煤灰可以提高混凝土的流动性，但随着掺量的提高混凝土拌合物的和易性逐渐变差。在同等掺量10%时掺加GHPC掺合料的混凝土比掺加粉煤灰的混凝土坍落度大、流动性好。综合认为海洋耐蚀矿物外加剂混凝土的和易性比粉煤灰混凝土、不掺加掺合料的混凝土和易性均好。
3.4混凝土配合比力学性能试验结果
试验采用150*150*150mm混凝土试块，每种配合比成型4组抗压试块，每个龄期取两组试块的平均值，通过测试结果可以看出：适当掺量的GHPC掺合料可以提高混凝土拌合物的强度，且前期强度发展较快。掺加粉煤灰的混凝土前期强度增长缓慢，后期强度增长较大，随着粉煤灰掺量的提高混凝土强度急剧降低。海洋耐蚀矿物外加剂与传统的粉煤灰掺合料相比对混凝土前期强度影响小，相反可以提高混凝土的前期强度，达到较高的后期强度。
3.5混凝土抗氯离子渗透性试验结果
试验采用电通量指标来测定混凝土的抗氯离子渗透能力。电通量试验结果表明：混凝土中掺入GHPC掺合料、粉煤灰可以显著降低混凝土的电通量。当GHPC掺合料掺量为10%时，电通量指标可以满足工程设计要求（28d＜1500C或56d＜1000C），随着掺量的提高电通量随之降低。随着粉煤灰掺量的提高电通量降低但是无法满足工程设计要求。采用提高掺合料的比例来降低混凝土电通量的同时需考虑混凝土自身的经济性、强度、和易性等方面。
综合以上试验结果分析认为：在通常情况下，由于掺合料的粒径较水泥颗粒更细，掺合料的加入可以细化混凝土的内部结构，填充水泥颗粒间的孔隙，比表面积大吸附能力强，有效改善混凝土的粘聚性和保水性，在掺量适当时可提高混凝土的流动性。掺合料的加入提高混凝土的密实度，从根本的反应机理上提高混凝土强度和耐久性。
4、工程应用成果
工程地处远海岛礁，高温、高盐、高湿热的海洋气候，对混凝土的耐久性要求高。设计采用C40混凝土，水胶比≤0.40，电通量指标为28d＜1500C或56d＜1000C。综合考虑强度要求、施工条件、物质供应条件、经济性等因素决定采用上述编号为PB3的配合比进行施工。
通过对施工中的混凝土强度和电通量指标进行统计分析，混凝土强度合格率100%，电通量指标合格率100%。混凝土拌合物和易性良好，能保持较好的稳定性，便于混凝土的泵送施工，混凝土成型外观质量良好。混凝土前期强度增长较快，有助于缩短混凝土拆模时间，加快模板周转速率，缩短施工工期，取得较好的效果。GHPC掺合料的加入降低了混凝土的水化热延缓混凝土的凝结时间，减少混凝土的裂缝，对高温地区混凝土施工具有重要的意义。
另外大量的试验研究表明，混凝土密实度的提高不仅可以减小混凝土的早期收缩，而且可以提高混凝土抗裂能力、抗渗性能、抗冻性能。
5、结论
5.1海洋耐蚀矿物外加剂不仅可以提高混凝土早期强度而且增进后期强度，与传统掺合料混凝土早期强度低的特点形成鲜明对比。
5.2海洋耐蚀矿物外加剂混凝土具有优良的抗氯离子渗透能力，可用于配制高耐久性要求的混凝土，阻止氯离子渗透，耐海水侵蚀。
5.3海洋耐蚀矿物外加剂能提高混凝土的和易性，改善混凝土的可泵性、振捣密实性及抹平性能。
5.4海洋耐蚀矿物外加剂可用于海工混凝土结构或海水直接接触的部位，在国家大力开发海洋资源的需求背景下具有广阔的应用前景。
5.5海洋耐蚀矿物外加剂在掺量为胶凝材料总量的10%左右时性能达到最佳。
参考文献
[1]GB50476-2008，《混凝土结构耐久性设计规范》【S】
[2]JTJ275-2000，《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》【S】
[3]GB/T18736-2002，《高强高性能混凝土用矿物外加剂》【S】
作者简介
郭玮，男，1987年9月8日出生，2010年大学本科毕业于安徽建筑工业学院无机非金属材料工程专业，工程师。
论文作者:郭玮
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/18
标签：混凝土论文; 矿物论文; 强度论文; 通量论文; 掺合论文; 海洋论文; 粉煤灰论文; 《基层建设》2019年第8期论文;