活性掺合料再生混凝土的抗渗结果分析

1.直观分析

根据表6.8分别作Z1～Z16组水痕高度和氯离子扩散系数数据对比图，如图6.18所示。图6.18中氯离子扩散系数单位和水痕高度单位与表6.8中相同。由图6.18可知：

（1）Z2抗渗性能最好甚至优于Z1组 （即普通混凝土对比组），Z2组氯离子扩散系数为0.566×10-8cm2/s，对应的水痕高度为0.24m。参见表6.2可知，其配合比中再生骨料掺量为40%，矿粉掺量为0，粉煤灰掺量为20%，聚丙烯纤维掺量为0.5kg/m3，引气剂掺量为0.50/万。

（2）Z5组抗渗性能最差，氯离子扩散系数为0.978×10-8cm2/s，对应水痕高度为0.58m，对应配合比为：再生骨料掺量为100%，矿粉掺量为10%，粉煤灰掺量为0，聚丙烯纤维掺量为1.0kg/m3，引气剂掺量为0.50/万。

由以上分析可知，再生混凝土若采用合适配合比则其抗渗性能优于普通混凝土，其中矿物掺合料的加入可改善混凝土中水泥石内部的孔结构，起到填充作用进而提高混凝土密实度。

图6.18　水痕高度与氯离子扩散系数之间的关系图

2.正交分析

用正交法分析矿渣粉、粉煤灰、引气剂、聚丙烯纤维和再生骨料5种因素对再生混凝土氯离子扩散系数的影响。极差计算结果见表6.9，氯离子扩散系数点图分析结果如图6.19所示。

表6.9　氯离子扩散系数极差计算表

由表6.9中可知，影响再生混凝土氯离子扩散系数因素主次为E→A→B→D→C，即再生骨料＞矿渣粉＞粉煤灰＞聚丙烯纤维＞引气剂。

图6.19　氯离子扩散系数分析点图

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图6.20　Z5组中未充分水化的矿渣粉颗粒形貌SEM图

因素A （矿渣粉掺量）对氯离子扩散系数的影响：随着矿粉掺量增加氯离子扩散系数增加，即抗渗性能下降。矿渣粉的细度对矿渣粉早期活性有很大影响。试验中矿渣粉的细度为S95级，属中细度，其中含部分较粗颗粒，在水化早期粗颗粒其表面会形成类似于“油膜”的结晶层（图6.20），能保持一定的时间并抑制矿渣粉的进一步溶解，故对混凝土早期抗渗性不利。

因素B （粉煤灰掺量）对氯离子扩散系数的影响：随粉煤灰掺量增加先降低后增大，粉煤灰掺量为10%和20%时混凝土的氯离子扩散系数明显降低，这与T.H.Wee，A.K.SuryavanshiandS.S.Tin研究结论相似。粉煤灰改善混凝土抗渗性的主要机理是火山灰的二次水化作用和微粒填充作用，其次粉煤灰有较强的结合氯离子的能力，其中铁相可降低Cl-的扩散速度。当粉煤灰掺量增至30%时则氯离子扩散系数出现回升。

因素C （引气剂掺量）可降低其氯离子扩散系数，提高混凝土抗氯离子侵蚀能力。这和其中均匀分布的、稳定微小气泡密不可分，它们的存在可以阻断毛细管的连通，延长渗径并削弱微裂缝中的应力集中现象，进而弥补再生混凝土本身的缺陷。

因素D （聚丙烯纤维掺量）变化对氯离子扩散系数的影响总体呈下降趋势，这说明聚丙烯纤维掺量大可提高混凝土抗氯离子侵蚀能力，且掺入比例越高，抗渗性能改善越明显，大量细纤维的存在起到阻裂作用同时降低孔隙率，故聚丙烯纤维可有效抵制氯离子侵蚀。

因素E （再生骨料掺量）对混凝土氯离子扩散系数影响呈线性增大趋势，混凝土抗氯离子侵蚀能力随再生骨料掺量增加而显著降低。相关研究表明：混凝土中骨料的渗透性一般情况下低于水泥石渗透性，且二者的差异主要是由于界面区和骨料本身的性质决定的。混凝土的渗透性与粗骨料复杂的多界面性相关，界面越多越复杂则渗透性越高。而再生粗骨料界面区面积和复杂程度要远高于天然骨料界面区，所以再生粗骨料掺量成为影响混凝土渗透性的重要因素。

综上所述并结合极差分析，推荐活性掺合料再生混凝土抗氯离子侵蚀最佳组合为A2B3C4D3E2，粉煤灰以及引气剂和聚丙烯纤维均可以改善再生混凝土抗渗性，颗粒较粗的矿渣粉对再生混凝土抗渗性能不利。

3.结论

通过两种试验方法的结合以及对试验数据的处理和分析可得如下结论。

（1）强度为C30的活性掺合料再生混凝土水压抗渗等级不低于甚至优于普通混凝土，可达到与普通混凝土相同的抗渗等级。

（2）寻找出再生混凝土水压抗渗等级和NEL法测再生混凝土渗透性之间的对应关系，水压抗渗W13对应NEL法测定渗透等级为Ⅳ，渗透性评价“低”。

（3）再生粗骨料掺量是影响混凝土渗透性最重要不利的因素，随着粗骨料掺量增加渗透性显著降低。当再生骨料掺量为40%、70%和100%时，氯离子扩散系数分别增大8.8%、11.5%和32.1%；矿渣粉的加入会提高氯离子扩散系数，矿粉掺量为10%、20%和30%时，氯离子扩散系数分别增大23.8%、25.4%和32.3%；添加粉煤灰可减小氯离子扩散系数，有效提高混凝土氯离子抗渗性能，当掺量为20%时，氯离子扩散系数降低17.4%；引气剂和聚丙烯纤维掺入均可降低氯离子扩散系数，提高混凝土抗氯离子侵蚀能力。

（4）活性掺合料再生混凝土抗氯离子侵蚀最佳组合为A2B3C4D3E2，即矿渣粉掺量为10%、粉煤灰掺量为20%、引气剂掺量为1.00/万、聚丙烯纤维掺量为1.0kg/m3、再生骨料掺量为40%。

图6.21　再生混凝土水痕高度与氯离子扩散系数之间的关系图