对改性辅助胶凝材料的制备及耐久性能分析

袁 芬 郑 龙 芦向晶 曹鹤磊

（宁夏新丰益节能科技有限公司，宁夏 银川 750000）

目前，水泥基胶凝材料在国家大型混凝土工程建设中得到了广泛运用，其性能会给工程质量带来较大影响。因此，必须加强对先进技术的利用，合理添加改性辅助胶凝材料，增强混凝土结构耐久性，延长其使用年限，从而更好建设我国大型混凝土工程。

1 水泥基凝胶材料概述

当前，为了促进水泥混凝土材料耐久性与钢筋保护作用的提升，国内外通常会采取将超细矿物掺合料添加到水泥基胶凝材料中这一方式，即通过对掺合料晶核效应、火山灰活性效应以及微集料填充效应的利用，对水泥混凝土的化学组成与微观结构进行调控，以此来达到相应目的[1]。但实际上，当前常用的粉煤灰等矿物掺合料在早期阶段有着较差的火山灰活性效应，不但会降低混凝土材料强度，还会使材料抗碳化性能与抗氯离子渗透能力降低。针对这一情况，必须加强对先进纳米技术的运用，优化掺合料的各种效应，从而促进混凝土材料耐久性与力学性能的提升。

2 改性辅助胶凝材料的制备与耐久性能

2.1 具体试验

2.1.1 原材料

本文试验主要会用到水泥、矿粉、减水剂、粉煤灰以及硅灰等材料。其中，水泥选用的是宁夏赛马水泥有限公司的产品、矿粉选择的是宁夏昊丰伟业钢铁有限公司生产的S95矿渣粉、减水剂运用的是天津雍阳减水剂厂的UNF-5 减水剂；而粉煤灰与硅灰则分别来自于宁夏鸳鸯湖电厂与西安霖源微硅粉有限公司。同时，阻锈组分则是在实验室中自制成的。

2.1.2 制备混凝土试块

在本文试验中，混凝土的等级强度是C40，砂率是0.45，水灰比是0.4，而塌落度则处在180 到200 毫米范围内。

2.1.3 防锈性能测试

本文试验以《规程》为依据，展开了综合性能测定工作，具体过程如下：把需要检测的砂浆试块放到相应的电解池试验箱中，严格遵循技术规程要求，合理连接导线，并在168 小时中连续施加1200 毫伏恒定电压，最后对电流值进行测量。如果测出的电流值不超过150 微安，则可以判定不存在腐蚀问题。

2.1.4 表征测试

在本文试验中，主要是依照《标准》要求，展开了抗氯离子渗透与抗硫酸盐侵蚀两种试验，其中，抗氯离子渗透试验采取的是电通量法。同时，还以《方法》为依据，开展了抗压强度测试。

2.2 结果分析

首先，矿粉掺量给辅助胶凝材料强度带来的影响。通过具体试验可以获得如下数据（部分）：编号JZ0 的矿物粉体含量是0%，需水量比是100%，在3 天、7 天以及28 天时，其抗弯强度分别是4.7 兆帕、6.3 兆帕以及8.6 兆帕；抗压强度分别是25.4 兆帕、35.7 兆帕以及53.8 兆帕；而活性指数则分别是100%、100%以及100%。编号K30 的矿物粉体含量是30%，需水量比是98%，在3 天、7 天以及28 天时，其抗弯强度分别是5.0 兆帕、6.2 兆帕以及9.0 兆帕；抗压强度分别是20.8 兆帕、35.0 兆帕以及60.8 兆帕；而活性指数则分别是82%、98%以及113%。由此可知，在掺入较少的矿粉时，早期水泥胶砂强度较为接近基准，在28 天之后会大于基准强度；在掺入10%与20%矿粉时，3 天后的活性指数是106%与95%，28 天后的活性指数则是113%与115%，比基准水泥强度高。而在矿粉掺量逐渐提升条件下，虽然早期的强度会降低，但后期强度则会大幅度增长。例如，在掺入30%、40%以及50%矿粉时，在3 天后，抗压强度下降范围处在18%到31%，而在28 天之后，抗压强度则会提升8%到13%。对水泥胶砂而言，矿粉的掺入，在早期时不会使其抗折强度出现降低现象，但在后期则能够使其强度远大于基准样品，而水泥胶砂抗折强度提升后，可以给抗裂性带来积极影响。

其次，粉煤灰掺量给水泥胶砂带来的影响。分析具体试验数据可知，将粉煤灰掺入到水泥胶砂中，在一定程度上可以发挥减水作用，并且减水作用与粉煤灰掺量成正比例关系，但需要注意的是，粉煤灰掺入会导致强度降低。粉煤灰掺入量会给胶砂强度带来较大影响，因此，在实际工艺复合过程中，应该对粉煤灰掺量进行合理控制，将其优点充分发挥出来，并为强度提供有力保障。

再次，功能阻锈组分。相关研究指出，钢筋混凝土结构的耐久性在很大程度上会受到钢筋腐蚀的影响，而将适量钢筋阻锈剂掺入其中，则能够发挥相应保护作用，或者是对钢筋腐蚀破坏进行延缓，增加工程寿命。通过对阻锈组分XRD谱图进行分析可知，只有不具备氯盐、亚硝酸钠等成份，才属于环保型的阻锈组分。

最后，微观结构表征。结合本次试验可知，将改性辅助胶凝材料添加到混凝土中，会使结构中的水泥石被水化产物所填充，并且表面十分均匀，而在放大2 万倍后观察发现，水化产物互相交错，片状的氢氧化钙晶体会在水泥石上附着，而水化产物之间会促进致密结构的形成。同时，在综合考虑各种规范后可知，如《外加剂》、《规程》等，将18%改性辅助凝胶材料添加到混凝土或者是胶砂中，不但能够促进混凝土抗硫酸盐能力的提升，还可以使C40 混凝土的电通量不超过500，抗氯离子渗透性能较好[2]。

3 结语

综上所述，提高混凝土结构耐久性已经成为了一项重要工作。因此，必须了解水泥基凝胶材料实际掺和情况，结合具体试验结果，制备改性辅助凝胶材料，并将18%的改性材料掺入到砂浆中，促进混凝土抗硫酸能力与抗氯离子能力的提升，增强混凝土结构耐久性，从而促进其在海洋工程得到广泛运用。