硅灰掺量对相对动弹性模量和质量损失率的影响

图5－14至图5－16是水胶比为0.33的J、SF5、SF8、SF11的四种混凝土试件分别水中以及5%、10%浓度的硫酸钠溶液中冻融175次循环后的相对动弹性模量和质量损失的变化情况。

图5－14　硅灰掺量不同的试件在清水中的变化情况

从图5－14（1）得出，J、SF5、SF8、SF11的四种混凝土试件在清水中经过175次冻融循环后，其相对动弹性模量较冻融之前分别减少1.5%、0.3%、13.7%、4.9%。随着冻融龄期的增加，硅灰掺量的加大，硅灰掺量为8%的试件的相对动弹性模量随之下降；而掺量5%的高于基准组的。从图5－14（2）得出，J、SF5、SF8、SF11的四种混凝土试件冻融之前的质量，与经过175次冻融循环后的质量相比，质量损失率分别提高0.31%、提高0.43%、0%、减少0.44%。冻融175次循环后，硅灰掺量为5%的试件经过150次冻融后，质量损失高于基准组的；而硅灰掺量为11%的试件随着冻融龄期的持续，其质量增大的幅度在减小。硅灰的掺加可以降低混凝土的质量损失。以上分析表明，硅灰掺量11%的试件在水中的抗冻性好于掺量为8%的；硅灰掺量5%的试件和基准组试件的损伤程度接近。从图5－15（1）得出，J、SF5、SF8、SF11的四种混凝土试件在5%浓度的Na2SO4中冻融175次循环后相对动弹性模量较冻融之前分别减少4.2%、提高1.4%、减少1.9%、减少8.1%。对于掺入硅灰的混凝土试件，随着硅灰掺量的提高，其相对动弹性模量在降低，但基准组混凝土的变化较大。从图5－15（2）得出，J、SF5、SF8、SF11的四种试件冻融之前的质量，与经过175次冻融循环后的质量相比，质量损失分别减少0.31%、0.32%、0.88%、0.99%。在5%浓度的Na2SO4中，随着冻融龄期的持续，硅灰掺量的提高，试件的质量损失也在减小。以上分析表明，硅灰掺量5%的试件在5%浓度的Na2SO4溶液中冻融175次后损失程度最小，抗冻性最好。

图5－15　硅灰掺量不同的试件在5%Na2SO4溶液中的变化情况(www.xing528.com)

图5－16　硅灰掺量不同的试件在10%Na2SO4溶液中的变化情况

从图5－16（1）得出，J、SF5、SF8、SF11的四种试件在10%浓度的Na2SO4中冻融175次循环后相对动弹性模量较冻融之前分别减少6.7%、7.8%、2.2%、15.4%。随着硅灰掺量的加大，硅灰掺量为11%的混凝土降低幅度最大，基准组的相对动弹性模量表现出先增后减的趋势，硅灰掺量为8%的试件冻融50次之后基本无变化。从图5－16（2）得出，J、SF5、SF8、SF11的四种试件冻融之前的质量，与冻融175次循环后的质量相比，质量损失率分别提高0.1%、减少0.21%、减少0.11%、0%。随着冻融龄期的增加，基准组的质量损失是先增后减，幅度变化很小，硅灰掺量5%的试件从冻融之前到50次时表现出较大的波动，即先增后减，之后趋于平稳，硅灰掺量8%的试件从冻融之前到50次时的表现正好与5%的相反。以上分析表明，硅灰掺量8%的试件在10%浓度的Na2SO4中冻融175次后抗冻性最好。

通过对J、SF5、SF8、SF11的四种试件在不同浓度的硫酸钠中冻融175次循环分析可知，由于硅灰的粒径与水泥粒径相比更小，在混凝土中掺加硅灰，可以在试件中起到微孔填充作用，从而增加混凝土内部的致密程度；另外硅灰中含有大量的活性物质，常温下能与水泥的水化产物Ca（OH）2发生反应，生成水化硅酸钙凝胶，等胶凝物质能够增强混凝土的黏结力和强度，降低渗透率；在硫酸钠溶液中冻融时，硫酸钠能与水化铝酸钙发生反应产生钙矾石的过程中体积发生膨胀；随着硫酸钠浓度的增加，冻融作用使更多的十水硫酸钠晶体析出，损坏混凝土，但硅灰掺量过多时，因其比表面积的增大而影响混凝土的强度的改善［66］。可见在硫酸钠中冻融时，掺加适当的硅灰可以提高试件的抗盐冻性。