摘要研究混凝土在不同粉煤灰掺量下的工作性能和抵抗有害离子侵蚀的能力。试验数据表明:掺入粉煤灰的混凝土抗侵蚀能力优于未掺粉煤灰的混凝土，并在试验中得出了最优混凝土配合比。
关键词污水处理池；粉煤灰；耐久性；配合比
某企业的污水处理池中，企业生产排放污水中有害离子最多的为氯离子和硫酸根离子。粉煤灰的作用是提高混凝土的各种性能，而且可以提高硬化混凝土抵抗外界侵蚀的能力。粉煤灰配制的混凝土能不能抵抗污水池中的一些有害离子，成为研究的主要问题。本地区地下水富含硫酸盐、氯离子等对混凝土产生腐蚀的有害成分，掺入粉煤灰后能使混凝土的干缩减少，并且抗化学腐蚀性能提高［1］。因此，在本地区研发抗腐蚀混凝土具有较大的实用价值，这个研究就是针对粉煤灰加入混凝土的基本情况，来分析掺入粉煤灰的混凝土是否具备抵抗侵蚀的性能。
1混凝土抵抗有害离子侵蚀原理
有害离子侵蚀主要在混凝土硬化后由水泥中的C3A和周围环境中的硫酸盐之间的反应引起。C3A与酸根离子反应生成硫铝酸钙(钙矾石)引起膨胀，钙矾石生长需要空间，在固体材料内的封闭环境中，钙矾石晶体生长可产生高达220MPa的压力，足以引起周围材料的破坏。根据硫酸盐来源的不同，可以分为外部硫酸盐侵蚀和内部硫酸盐侵蚀两种。混凝土中含有富硫酸盐成分的材料引起的膨胀、开裂破坏称为内部侵蚀;混凝土暴露在有害离子环境中(如含有害离子的污水、地下水或土壤等)产生的侵蚀叫做外部硫酸盐侵蚀。含有有害离子的溶液通过混凝土构件中的孔结构进入到混凝土构件的内部，随着水分的蒸发，溶液过饱和，盐结晶析出，产生结晶应力，引起开裂，导致混凝土表面层的剥落［2］。
2混凝土配合比试验及抗侵蚀试验
2.1试验所用方法
酸根离子腐蚀对钢筋混凝土的破坏非常严重。目前，混凝土抵抗有害离子的试验一般参照水泥抗硫酸盐试验的方法。硫酸盐侵蚀是混凝土侵蚀中最广泛和最普通的一种形式，多年来，国内外许多学者在侵蚀机理方面做了大量的研究工作，并得到了一些结论。混凝土中碱－集料反应的发生是一个长期缓慢的过程［3］，由于其复杂性，到目前为止仍没有一种研究方法能快速而真实地揭示混凝土酸根离子侵蚀的机理。由于环境条件和测试手段的不同，得到的结论也会有所不同，甚至相互矛盾［5］。本试验采用质量损失和强度变化作为指标，两者的测定均采用立方体混凝土试块。称一组三个试块的质量并记录，然后在配好的酸性溶液中分别测定试件在浸泡28d后的质量和抗压强度差，用差值的大小来评价混凝土抵抗有害离子侵蚀的能力［5］。
2.2原材料的选择
搅拌站所用的水泥采用本地区工程常用的P•O42.5水泥，性能指标见表1。外加剂选用高效泵送缓凝剂。本次试验选用本地区电厂生产的粉煤灰，性能指标见表2，砂石材料为普通河砂和碎石。(1)掺入粉煤灰的混凝土工作性和强度数据工程混凝土设计要求为C45，试验配合比见表3。从不同的配合比实验数据得出，混凝土中粉煤灰随着掺量的增加，早期的抗压强度逐渐变小;编号为4的混凝土后期抗压强度最高达到56.9MPa，这五个配合比中随着粉煤灰掺量的增加，水灰比逐渐减少，并且后期强度有所增加，但是粉煤灰掺量的增加导致混凝土的中后期强度有所下降，编号为5的混凝土粉煤灰掺量为50%，其后期强度接近1号配合比的混凝土。(2)掺入粉煤灰的混凝土抵抗有害离子分析由于污水池中的水中含有硫酸根离子和氯离子最多，所以本次实验采用的是混凝土试块浸泡在模拟污水池有害离子的硫酸盐和氯盐溶液中。比较混凝土质量损失率和强度变化率，试验所测得的结果中，未掺粉煤灰的混凝土经过浸泡后的质量差值为7.5g，28d的强度差值是11.2MPa，编号为4的混凝土经过酸根离子溶液浸泡之后的质量差值最少(4g)，相对应的28d抗压强度差值也较小(2.9MPa)。从所测得的质量差和强度差值得出:试验的混凝土中粉煤灰最佳掺量为40%，混凝土抵抗有害离子的侵蚀能力最佳且质量差最小。当矿物掺和料含量较高时，其氧化铝含量高，大量的Al离子存在混凝土的毛细孔溶液中，对混凝土抵抗有害离子侵蚀能力产生不利影响，从而降低混凝土的抵抗酸根离子的侵蚀能力［6］。
3结论
(1)当粉煤灰在混凝土中的掺入量变大，混凝土的工作性能提高，当掺量达到最优水胶比，其后期抗压强度值也达到了最大，伴随着掺量的增加，强度有下降的趋势。(2)从有害离子侵蚀试验可以得出被侵蚀的混凝土粉煤灰掺量为40%的质量差值较小，压强差也较小，其抵抗有害离子的侵蚀能力较强;缺点是早期强度偏低。在征得建设单位和施工单位工期进度允许下，采用这种配合比的混凝土可节约成本，保证污水处理池的工程质量。
参考文献
［1］李瑛．高标号混凝土掺入矿渣粉性质改善的试验［J］．铁道勘察，2007(2)
［2］苏卿．高性能混凝土耐久性试验研究［D］．西安:西安理工大学，2005
［3］马杰．碱－集料反应的试验方法研究［J］．铁道勘察，2010(5)
［4］胡萍．高性能混凝土耐久性分析和评定方法［D］．合肥:合肥工业大学，2009
［5］欧阳东．混凝土抗硫酸盐侵蚀试验的一种新方法［J］．腐蚀与防护，职称论文期刊2003高效农业论文，24(9)
［6］徐广飞，张勤学．掺入矿渣的混凝土抗硫酸盐侵蚀研究［J］．包钢科技，2009(1)
作者：刘凯 单位：包头市轨道交通规划建设管理办公室
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