氯离子扩散系数的正交分析方法

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种因素对氯离子扩散系数的影响。极差计算结果见表6.10。

表6.10　氯离子扩散系数极差计算表

由表6.10中可知，影响再生混凝土氯离子扩散系数因素的主次顺序为E＞A＞B＞D＞C，即再生骨料掺量＞矿渣粉掺量＞粉煤灰掺量＞聚丙烯纤维掺量＞引气剂掺量。

再生粗骨料掺量是影响混凝土渗透性最重要的不利因素，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%；添加粉煤灰可以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量均可以降低其氯离子扩散系数，提高混凝土抗氯离子侵蚀能力。

5种因素对活性掺合料再生混凝土氯离子扩散系数的影响趋势如图6.22所示。

图6.22　氯离子扩散系数分析点图(www.xing528.com)

再生骨料掺量（因素E）是影响混凝土氯离子扩散系数的重要因素，再生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复杂程度要远高于天然骨料界面区（见图6.23Z5组再生粗骨料与砂浆界面内部形貌SEM图），所以再生粗骨料掺量成为影响混凝土渗透性的重要因素。

氯离子扩散系数随着矿粉掺量（因素A）增加而增大，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。

氯离子扩散系数随粉煤灰掺量 （因素B）增加先降低后增大，粉煤灰掺量为10%和20%时混凝土抗渗性明显降低，这与T.H.Wee，A.K.SuryavanshiandS.S.Tin研究结论相似。粉煤灰改善再生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，氯离子扩散系数出现回升。

聚丙烯纤维掺量 （因素D）变化对氯离子扩散系数的影响总体呈下降趋势，大量细纤维的存在可起到阻裂和降低孔隙率作用，掺入比例越高抗渗性能改善越明显；引气剂掺量（因素C）降低氯离子扩散系数的作用机理为：稳定微小气泡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，从而弥补再生混凝土本身的缺陷。

图6.23　Z5组再生粗骨料与砂浆界面内部形貌SEM图 （500倍）

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。