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目前,市場上的混凝土有多種,不同的工程對混凝土性能的要求也有一定的差異,例如在海工建筑中,混凝土的抗滲性能將作為混凝土性能好壞的一個重要指標。混凝土抗滲性高低影響液體(或氣體)侵入的速率,而有害的液體或氣體滲入混凝土內部后,將于混凝土組成成分發生一系列物理化學和力學作用。抗滲性是提高和保證耐久性首先要控制的主要性能。混凝土抗滲性主要有三種,即透水性、透氣性和抗氯離子抗滲性。目前以透水性抗滲標號作為抗滲的指標,其優點是簡單、直觀,但對長齡期抗滲性較高的混凝土不適用,沒有時間概念,有時會引起誤會。例如,抗滲標號為P8的混凝土,并不是在0.8MPa水壓下長期不透水,如果結構物厚度大于且水壓作用時間較長,最后還是會透水的。
一、影響混凝土抗滲性的因素
影響混凝土抗滲性的因素一方面來自混凝土配合比、礦物摻合料、引氣劑以及養護措施等,另一方面混凝土硬化后的孔隙率和孔徑大小也對抗滲性有影響。
(1)骨料
混凝土骨料的加入會切斷混凝土漿體孔隙連通的路徑,從而降低混凝土的抗滲性。另外,骨料的尺寸對混凝土抗滲性也有影響,粒徑小于20mm時,混凝土內部形成的缺陷較小,對滲氣性沒有明顯的影響,骨料粒徑大于20mm時,骨料界面形成的缺陷增加,固化漿體與骨料界面性能下降嚴重,混凝土抗滲性降低。
(2)水膠比
水膠比的大小直接影響水化產物的空隙率,對混凝土抗滲性產生重要影響。水膠比越大,混凝土硬化后內部孔隙率越大,抗滲性越大當水膠比超過0.55時,混凝土抗滲性急劇增大;當水膠比小于0.4時,混凝土抗滲性迅速降低,幾乎不滲透。
(3)摻合料
混凝土的摻合料通過火山灰效應、二次水化反應、填塞效應等效應改變混凝土的滲透特征。粉煤灰活性較低,漿體中水化產物不夠,存在較多孔隙,前期混凝土的抗滲性能不如礦粉,而后期粉煤灰的火山灰效應逐漸顯現,改善了混凝土的孔隙結構,從而改善了混凝土的抗滲性。研究表明當混凝土的粉煤灰含量由20%、30%、40%提升到50%,養護56d和90d的混凝土的氣體抗滲性逐漸降低,但對于僅養護28d、摻雜30%和40%粉煤灰含量的混凝土抗滲性呈現增大趨勢,其原因應該同樣是前期粉煤灰尚未進行二次水化。
(4)孔隙率、孔隙直徑
混凝土是多尺度、多組分的多孔介質材料,而混凝土滲透的本質就是流體通過混凝土的多尺度、多組分孔隙結構,因此,混凝土的滲透特征與混凝土的孔隙率、孔隙直徑等孔隙特征密切相關,混凝土的抗滲性隨著孔隙率和孔隙半徑的逐漸提高而增大。
二、提高混凝土抗抗滲性的措施
提高混凝土抗滲性的措施主要從原材料選擇、配合比設計和混凝土澆筑后的養護上進行改善。
選用硅酸鹽水泥,細顆粒含量高的水泥可以提高混凝土抗滲性,但水泥細度過大會增加用水量,造成抗裂性下降。選用級配良好的砂石骨料,石子粒徑小于25mm,含泥量小于1%,砂采用中粗砂、含泥量小于3%。選用質量優良的礦物摻合料和外加劑,如粉煤灰不應低于II級。膠凝材料用量不低于320kg/m3,砂率35%~45%,其中水膠比對混凝土抗滲性影響最大,水膠比越大,混凝土抗滲性能越差。水膠比滿足表1要求。
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