摘要：通过硫酸钠溶液侵蚀作用下的粉煤灰混凝土室内模拟试验，研究了不同强度等级和不同粉煤灰掺量的混凝土在硫酸钠溶液中(浓度为0％、10%、15%、25%和35%)的耐久性。试验结果表明，粉煤灰的掺入，改善了混凝土抗硫酸钠腐蚀性能。粉煤灰的掺量和硫酸钠浓度对混凝土的腐蚀起主导作用，粉煤灰形态效应和高效减水剂作用为主要原因。此外，对混凝土腐蚀的机理进行了分析。
粉煤灰是火力发电厂的工业废渣。粉煤灰的排放需占用大量土地，对空气和地下水也会产生不同程度的污染。混凝土中掺入粉煤灰可以节省水泥，减少生产水泥需消耗的能量和减轻生产水泥给人类生存环境带来的负面影响，并可改善混凝土的某些性能。因此，推广使用粉煤灰混凝土对水泥混凝土工业的可持续发展具有极为重要的意义。
粉煤灰混凝土既改善了混凝土的技术性能，同时又充分利用了工业废料，有效地节约了资源和能源，减少了环境污染，符合绿色高性能混凝土的发展方向。促进了混凝土技术的健康发展。
1 原材料与试验方法
实验所用水泥为P.O.42.5，粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰，碎石最大粒径为20mm，坍落度35~50mm，砂率为35%，河砂为中砂，5%硫酸钠溶液，酚酞指示剂。
实验参照《混凝土抗硫酸盐侵蚀试验方法》，采用粉煤灰等量取代水泥，制作混凝土，将标准养护28 d后的试件分别浸泡在水和硫酸钠溶液中，于不同浸泡时期检测其外观和强度变化，并将两组试件的强度进行对比。按照全浸泡实验标准，本实验采用尺寸为100×100×100mm的立方体混凝土试件，混凝土试件每组3块。
混凝土试件分为10组，前5组C30混凝土试块水灰比为0.5，后5组C35混凝土为0.44，1、6组粉煤灰掺量为0%，2和7、3和8、4和9、5和10组粉煤灰掺量分别为10%、15%、25%和35%。
试件养护好后，将其放入带密封盖的耐腐浸泡箱中，分组分别加入清水和5%的硫酸钠溶液。液面至少高出试件顶面50mm，试件之间应该保持50mm左右的间距。在试件浸泡到一个月、三个月、半年、一年龄期时，分别从浸泡在5%硫酸钠溶液和清水中各取出一组具有相同龄期相同配合比的混凝土试件，测其抗压强度，从而得出其耐蚀系数。
耐蚀系数的计算公式为：
(1-1)
——强度耐蚀系数
——在清水中浸泡的一组混凝土试件的抗压强度平均值
——在硫酸盐溶液中浸泡的一组混凝土试件的抗压强度平均值
2 试验结果与讨论
2.1不同粉煤灰掺量对混凝土耐蚀性的影响
根据公式(1-1)进行数据处理，得到C30和C35混凝土试块浸泡一个月、三个月、半年及一年的耐蚀系数，如表1、2所示。
表1 C30混凝土耐蚀系数
粉煤灰掺量 0% 10% 15% 25% 35%
一个月 0.0391 0.013 -0.0163 0.0026 -0.051
三个月 0.1125 0.018 -0.0858 -0.0093 0.0872
半年 0.21 0.014 0.003 -0.0115 0.0859
一年 0.3525 0.0192 0.0147 -0.0241 0.0973
表2 C35混凝土耐蚀系数
粉煤灰掺量 0% 10% 15% 25% 35%
1 0.0015 0.0017 -0.0686 -0.0742 0.0579
3 0.0527 0.0341 0.0542 -0.0819 0.0557
6 0.0844 0.0476 0.0328 -0.0971 0.0622
12 0.0936 0.07 0.0548 -0.104 0.0746
由上表可知，粉煤灰混凝土的粉煤灰掺量为25%时，混凝土强度耐蚀系数全为负值，表明在该掺量时混凝土于硫酸盐溶液中的抗腐蚀性能高于混凝土在清水中的抗腐蚀性能，其抗硫酸盐侵蚀的能力最强，耐蚀性最高。
2.2不同混凝土强度对混凝土耐蚀性的影响
由表1表2可知，粉煤灰混凝土的强度越高，其耐蚀系数变化更大，表明粉煤灰掺量的变化对高强度混凝土的抗侵蚀影响越大，在25%粉煤灰掺量时，高强度混凝土抗蚀性能更好。
3 结论
1. 从前面的强度试验和微观机理分析可知，在混凝土中掺入大量的粉煤灰，可以大大改善抗侵蚀性能，原因在于：粉煤灰中的玻璃相活性组分二氧化硅和三氧化二铝与水泥水化过程中产生的氢氧化钙发生二次水化反应，生成具有胶凝性水化硅酸钙和水化铝酸钙，从而降低了硫酸盐的侵蚀性，提高了混凝土的耐久性。
2.将不同配合比混凝土在不同侵蚀条件下进行抗硫酸盐侵蚀试验，试验结果表明粉煤灰取代部分水泥可以改善混凝土抗硫酸盐侵蚀能力，粉煤灰混凝土抗侵蚀能力随侵蚀介质浓度增加，粉煤灰取代水泥量为25%时，混凝土抗硫酸盐侵蚀能力最强，尤其对于高强度混凝土更是这样。
参考文献：
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