黄剑锋等：溶胶–凝胶法制备Sm2O3光学薄膜· 1345 ·第34卷第11期矿物掺合料对混凝土中氯离子渗透性的影响谢友均，马昆林，龙广成，石明霞(中南大学土木建筑学院，长沙 410075)摘要：采用可蒸发水含量法、氯离子渗透快速实验法，研究了粉煤灰、硅灰、粉煤灰与硅灰复合掺入及不同龄期等条件制备的混凝土的孔结构、结合氯离子性能及渗透性的变化规律，探讨了掺粉煤灰、硅灰混凝土的孔结构、结合氯离子性能对其氯离子渗透性的影响。
结果表明：粉煤灰、硅灰对混凝土的孔结构、结合氯离子性能及氯离子渗透性均存在不同程度的影响。
对于掺粉煤灰、硅灰的混凝土，在胶凝材料水化前期，主要是混凝土的孔结构变化引起其6h库仑电量下降；而在胶凝材料水化中后期，主要是混凝土孔结构变化与混凝土对氯离子的结合共同作用导致其6h库仑电量降低。
混凝土的孔结构改善及其对氯离子的结合是导致混凝土中氯离子渗透性降低的重要原因。
关键词：混凝土；孔结构；氯离子结合；渗透性；库仑电量中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：0454–5648(2006)11–1345–06INFLUENCE OF MINERAL ADMIXTURE ON CHLORIDE ION PERMEABILITY OF CONCRETEXIE Youjun，MA Kunlin，LONG Guangcheng，SHI Mingxia(Civil Engineering and Architecture College, Central South University, Changsha 410075, China)Abstract：The influence of fly ash (FA) and silica fume (SF) or a mixture of FA and SF and age on pore structure, capability of chlo-ride binding and permeability of concrete with various ages were investignted by the evaporable water test and rapid electric transport of chloride ion methods. The correlations between pore structure and chloride binding and chloride ion permeability of concretes were investigated. The results indicate that the pore structure, capability of chloride binding and permeability of concrete are greatly influ-enced by FA and SF. For concrete contained with FA and SF, the change of pore structure of concrete is responsible for reduction of Coulomb electric charge of concrete at 6h during the beginning of cementitious material hydration. However, during the later age of cementitious material hydration, change of pore structure and improvement of chloride binding capability are the main reason for the decrement of Coulomb electric charge of concrete at 6h. Improvement of pore structure, decrease of porosity and chloride binding in concrete are the main reasons in improving the resistance to chloride penetration in concrete.Key words：concrete; pore structure; chloride binding; permeability; Coulomb electric charge钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性的重要问题，而Cl–在混凝土中的渗透入侵又是造成钢筋锈蚀的主要原因。
Cl–在混凝土中的渗透与混凝土孔隙率和孔径以及混凝土对Cl–的结合有关[1]。
混凝土孔隙率小，孔径细化，阻止Cl–渗入混凝土的能力就越强，进入混凝土中的Cl–就越少，而混凝土结合Cl–能力越强，Cl–的渗透速率就越慢。
渗入混凝土中的Cl–有两种存在形式：一是与水泥中3CaO·Al2O3(C3A)的水化产物水化铝酸盐相及其衍生物反应生成低溶性的单氯铝酸钙，即所谓Friede 盐[2]，或是被吸附到水泥水化产物中或未水化的矿物组分中。
另一种是Cl–以游离形式存在于混凝土的孔溶液中，只有游离态存在的Cl–到达钢筋表面，达到一定浓度才会对钢筋造成腐蚀，混凝土中游离态的Cl–越少，对混凝土造成的危害也就越小。
但是在提高混凝土抗Cl–渗透的措施中，究竟是改善混凝土孔结构降低孔隙率占主导，还是提高混凝土结合Cl–的能力占主导，还鲜见报道。
因此，研究了掺粉煤灰(fly ash，FA)、硅灰(silica fume，SF)混凝土的孔结构、结合Cl–性能及其渗透性能的变化规律，在此基础上，详细调查了掺矿物掺合料混凝土氯离子渗透性的主要影响因素及其变化。
收稿日期：2006–05–19。
修改稿收到日期：2006–08–24。
基金项目：国家“863”计划(2002AA335020)资助项目。
第一作者：谢友均(1964～)，男，教授。
Received date:2006–05–19. Approved date: 2006–08–24. First author: XIE Youjun (1964—), male, professor.E-mail: xieyj@第34卷第11期2006年11月硅酸盐学报JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETYVol. 34，No. 11November，2006DOI:10.14062/j.issn.0454-5648.2006.11.011硅酸盐学报· 1346 ·2006年1 实验1.1原材料实验用原材料包括：湖南湘乡水泥股份有限公司产P·O 42.5普通硅酸盐水泥(cement, C)；湖南湘潭电厂产的I级粉煤灰(fly ash, FA)；西北铁合金厂产硅灰(silica fume, SF)；湖南湘江中河砂，细度模数为2.7，II区级配合格；湖南长沙市郊产5～25mm 石灰石碎石，压碎指标7.8%；湘潭市潭建减水剂厂产TJ系列高效减水剂；砂浆拌合水为蒸馏水，混凝土拌合水为自来水。
水泥、粉煤灰和硅灰化学组成见表1(实验中,涉及到的用量，掺量均以质量分数计)。
由于混凝土对Cl–的结合主要与胶凝材料的组分及水化产物有关，所以研究混凝土结合Cl–能力时采用砂浆进行，砂浆中胶凝材料与砂子的质量比为1:2，所有实验水胶比均为0.35。
研究混凝土抗Cl–渗透性能以及孔结构的变化时采用混凝土进行，胶凝材料用量、水胶比、龄期均与砂浆一致，各混凝土中砂子用量为728kg/m3，石子为1265kg/m3。
试验配合比及相关参数见表2。
表1水泥、粉煤灰和硅灰化学组成Table 1 Chemical compositions of cement, fly ash and silica fume w/% Raw Material SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Ignitionloss Cement(C) 24.3 4.8 3.8 55.3 4.2 2.2 2.4 Fly ash (FA) 52.7 25.8 9.7 3.7 1.2 0.2 3.6 Silica fume (SF) 85.16 0.06 7.04 0.56 1.10 — 2.68 表2各试样试验配合比及相关参数Table 2 Experimental proportion and related parametersComposition w/%Sample No. Age/dC FA SFHydration degreeα/%A0 28 100 0 0 53.3 B1 28 80 20 0 51.2 B2 28 70 30 0 48.9 B3 28 60 40 0 44.5 B4 28 50 50 0 39.2 B5 28 40 60 0 32.4 C1 28 95 0 5 54.9 C2 28 92 0 8 53.1 C3 28 90 0 10 46.6 D1 28 80 15 5 51.9 D2 28 70 25 5 46.7 D3 28 60 35 5 41.6 D4 28 80 10 10 49.4 D5 28 70 20 10 39.0 D6 28 60 30 10 36.4 F1 3 7030 0 23.3 F2 28 70 30 0 48.9 F3 60 70 30 0 65.7 F4 120 70 30 0 78.9 F5 180 70 30 0 85.9 G1 3100 0 0 41.4 G2 28 100 0 0 53.3 G3 60 100 0 0 71.1 G4 120 100 0 0 82.3 G5 180 100 0 0 88.6 1.2实验方法1.2.1 混凝土结合Cl–的实验测试[3–4]砂浆试件模具为φ5cm×8.5cm的聚氯乙烯管，砂浆成型后密封养护，以保持水胶比恒定，至不同的龄期后取出砂浆试件，去掉表层，再将其捣碎。
用筛孔尺寸为1.18mm和0.3mm的筛收集在1.18～0.3mm之间的颗粒，先置于烘箱内60℃干燥6h，然后将这些颗粒放入有硅胶的真空干燥皿中真空干燥3d，以去除颗粒中的绝大部分水，中止水化。
准确称取真空干燥3d的颗粒样品35g置于干燥的三角烧杯中，用移液管取40mL已知氯离子浓度的饱和Ca(OH)2的NaCl溶液置于三角烧杯中。