粉煤灰对混凝土抗碳化耐久性能的影响

粉煤灰本身并无胶凝性能，在常温下，有水存在时，粉煤灰可以与混凝土中水化产物进行二次反应，生成难溶的水化硅酸钙凝胶，不仅降低了溶出的可能，也填充了混凝土内部的孔隙，对混凝土强度和抗渗性都有提高作用。水化硅酸钙凝胶碱性较低，降低了水泥浆体中孔隙溶液的含碱量，加速混凝土碳化国内和钢筋锈蚀。

外学者对粉煤灰混凝土碳化性能进行了大量研究。K.Sisompho根据粉煤灰的掺量不同，研究了混凝土的抗碳化能力，试验结果显示：粉煤灰掺量越高，抗碳化能力越差。王培铭研究发现混凝土的抗碳化能力与胶凝材料总量有关，水泥和粉煤灰总用量超过500kg/m³时，碳化深度随着胶凝材料总用量的增加而增大；粉煤灰掺量劣化了混凝土抗碳化性能，且随着掺量的增加劣化速度加快，掺量在20%~30%的粉煤灰混凝土抗碳化性能劣化相对缓慢，超过50%时劣化速度大大增加。Cengiz、Khan等分别研究了掺粉煤灰混凝土、双掺粉煤灰和矿渣混凝土以及高性能混凝土的碳化问题，得出混凝土中单掺粉煤灰时，混凝土抗碳化性能下降，复掺掺合料可提高混凝土抗碳化性能。万朝均研究得出碳化条件相同，粉煤灰掺量越大，越有利于CO₂气体扩散，粉煤灰水泥石的抗碳化性能越差。金祖权研究得出混凝土在低水胶比时，小于30%的粉煤灰掺量可提高混凝土抗碳化能力，粉煤灰掺量大于30%后，将降低混凝土抗碳化性能，当粉煤灰掺量超过60%后，碳化速度是基准组的2.4倍。牛荻涛选取粉煤灰掺量为0%、10%、20%和30%的混凝土为研究对象，通过自然条件下的碳化，研究了粉煤灰掺量对混凝土碳化的影响，实验结果表明：掺10%、20%和30%粉煤灰的混凝土碳化速度分别约为不掺粉煤灰的1.6、1.9、2.4倍；研究还发现，粉煤灰混凝土在90d内碳化深度发展迅速，90d时碳化深度已达到300d碳化深度的70%，碳化速度随时间逐渐变缓并趋于定值。基于以上专家学者的研究可以认为，较低的粉煤灰作为掺合料掺入混凝土之中，对混凝土抗碳化性能影响较小，或是有助于提高抗碳化性能。当粉煤灰掺量较大时，降低了混凝土的抗碳化能力。然而，学术界此存有不同意见，有些试验结论是截然不同的。linhuaJiang等研究了水胶比为0.38、0.37，粉煤灰掺量为55%、70%的混凝土标养28d后进行的加速碳化试验。试验表明，历经28d的加速碳化，55%掺量的粉煤灰混凝土碳化深度仅为18mm，依旧满足工程需要。V.G.Papadakis的研究发现，若掺合料以取代混凝土集料方式掺入时，即使其二次水化反应消耗了部分Ca(OH)₂，但生成的C-S-H仍为可碳化物质，总的可碳化物质数量几乎不变，且混凝土孔隙率降低，致密性增强，故混凝土抗碳化性能反而提高。方继伟对高性能粉煤灰辅料混凝土进行了研究，以优质粉煤灰为基料与矿渣、硅灰、天然火山灰和高分子表面活性剂等多种有机、无机材料经遴选优化复合而成的一种胶凝材料，其不仅能提高混凝土的强度，而且可改善混凝土的耐久性。

通过以上学者的研究可以发现，粉煤灰对混凝土抗碳化性能的影响还存有争议。然而可以肯定的是，粉煤灰掺量较小时，不会显著劣化混凝土抗碳化性能，或是改善抗碳化耐久性能。对于粉煤灰掺量较大的混凝土，其抗碳化性能还需进一步研究。