摘 要：為擴(kuò)大非自燃煤矸石（NCCG）混凝土應(yīng)用范圍，減少煤矸石堆放對(duì)環(huán)境造成的污染，將NCCG代替天然碎石制備綠色高性能混凝土，系統(tǒng)地研究不同水膠比、粗骨料取代率、礦物摻合料種類與摻量、硅灰裹漿水灰比對(duì)其耐硫酸鹽侵蝕性能的影響，并借助掃描電鏡-能譜分析（SEM-EDS）與X線衍射（XRD）探討損失機(jī)理.結(jié)果表明：水膠比越大，各項(xiàng)損傷指標(biāo)越大；復(fù)摻質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%礦渣粉與質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%粉煤灰時(shí)耐硫酸鹽侵蝕性能最佳；硅灰裹漿NCCG骨料對(duì)提高耐硫酸鹽侵蝕性能不明顯.NCCG取代率越大、水膠比越大生成的鈣礬石和石膏等侵蝕產(chǎn)物越多，復(fù)摻粉煤灰與礦渣粉時(shí)生成的侵蝕產(chǎn)物最少，建議工程中NCCG取代率不宜超過(guò)30%，按照礦渣粉與粉煤灰2∶1的質(zhì)量比復(fù)摻使用2種礦物摻合料.

關(guān)鍵詞：

非自燃煤矸石；高性能混凝土；硫酸鹽侵蝕；損傷機(jī)理

中圖分類號(hào)：

TU528"" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：

A"" 文章編號(hào)：

1000-1565（2024）03-0235-12

Sulfate resistance of high performance concrete with non-spontaneous combustion coal gangue coarse aggregate

WANG Zhigang1， LI" Ying2， LIU Mingze2， GAO Qixiang2， NIU Xiaoyan2， MA Hongqiang2

（1. College of Civil Engineering and Architecture， Guangdong University of Petrochemical Technology， Maoming 525000， China;

2. College of Civil Engineering and Architecture， Hebei University， Baoding 071002， China）

Abstract： In order to expand the application range of non-spontaneous combustion coal gangue （NCCG） concrete and reduce the environmental pollution caused by coal gangue stacking， NCCG is substituted for natural gravel to prepare green high-performance concrete. The effects of different water-binder ratio， coarse aggregate substitution rate， mineral admixture type and dosage， water-cement ratio of wolfing slurry on its sulfate attack resistance were systematically studied. The loss mechanism of wolfing slurry was investigated by SEM-EDS and XRD. The results showed that the higher the water-binder ratio is， the higher the damage index is. The best sulfate resistance was obtained by mixing 20% slag powder and 10% mass fraction fly ash. Silica fume coated NCCG aggregate has no obvious improvement in sulfate

resistance. The larger the NCCG substitution rate is， the larger the water-binder ratio is， the more ettringite and gypsum will be generated， and the least erosion products will be generated when fly ash and slag powder are mixed and it is suggested that the NCCG substitution rate should not exceed 30% in the project， and two mineral admixtures should be used in a 2∶1 ratio of slag powder and fly ash.

Key words： non-spontaneous combustion coal gangue; high performance concrete; sulfate attack; damage mechanism

隨著建筑工業(yè)的發(fā)展，超高建筑、大跨度建筑日益增多，對(duì)混凝土的要求也越來(lái)越高，不僅要求強(qiáng)度高，還要有很好的耐硫酸鹽侵蝕性能.例如跨海大橋、水利建筑和處理有毒物品的工程，這種混凝土結(jié)構(gòu)的施工工藝復(fù)雜，技術(shù)含量高，一旦發(fā)生意外，不僅要花費(fèi)巨額的維護(hù)成本，而且對(duì)社會(huì)的影響也很大［1］.

煤矸石是煤炭開挖和分選等過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢棄物.根據(jù)煤矸石是否發(fā)生自燃，分為自燃煤矸石與非自燃煤矸石，自燃煤矸石是長(zhǎng)期堆放發(fā)生氧化反應(yīng)引起燃燒的煤矸石，非自燃煤矸石是從洗煤廠或礦井分離出未經(jīng)堆放處理的煤矸石.煤矸石是煤礦生產(chǎn)和洗煤廠選洗過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢棄物［2-3］.煤矸石已成為中國(guó)排放量最大的工業(yè)固體廢棄物之一［4］.目前，礦山開發(fā)形成的煤矸石，除少部分綜合利用外，大部分尾礦采取露天堆放，煤矸石的堆積給環(huán)境造成嚴(yán)重污染，其資源化利用迫在眉睫.目前關(guān)于普通混凝土耐硫酸鹽腐蝕的研究很多，而對(duì)NCCG混凝土的耐硫酸鹽腐蝕的研究很少.Naik等［5］研究表明在干-濕循環(huán)硫酸鹽侵蝕中，水膠比越小，其耐腐蝕性能越好.白金婷等［6］研究發(fā)現(xiàn)在干、濕交替作用91次后煤矸石、煤矸砂和煤矸石集料混凝土的抗壓強(qiáng)度均有不同程度的降低，但是抗壓耐腐蝕系數(shù)均高于0.75.高健等［7］研究發(fā)現(xiàn)：煤矸石混凝土的抗壓強(qiáng)度隨水灰比、鋁粉摻量增加而減小；干濕循環(huán)15次前，其抗壓強(qiáng)度明顯增加，15次后，其抗壓強(qiáng)度呈遞減趨勢(shì).采用廢棄的非自燃煤矸石破碎篩分得到粗骨料，用于部分或全部取代混凝土中的天然粗骨料，并最終形成非自燃煤矸石混凝土，既能緩解對(duì)天然砂石資源需求壓力，又能降低煤矸石排放對(duì)環(huán)境的影響，符合中國(guó)綠色低碳可持續(xù)發(fā)展理念，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益［8］.雖然對(duì)NCCG混凝土進(jìn)行了一定研究，但是由于其強(qiáng)度低、耐硫酸鹽侵蝕性能差等特點(diǎn)，導(dǎo)致其適用性小，難以大宗利用.如果將沒有發(fā)生自燃的NCCG直接破碎篩分代替天然碎石制備綠色高性能混凝土，不僅可以極大地減少堆放對(duì)環(huán)境造成的污染，又可以減少建筑行業(yè)對(duì)天然砂石資源的使用，減少碳排放，盡早實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的“雙碳”目標(biāo)［9］.

本文對(duì)NCCG進(jìn)行理化測(cè)試，制備C50及以上強(qiáng)度的NCCG粗骨料混凝土，并研究不同取代率（0、30%、45%、60%）、水膠比（0.20、0.22、0.25、0.28）、粉煤灰與礦渣粉物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比（1∶0、2∶1、1∶2、0∶1）、硅灰裹漿NCCG粗骨料水灰比（0、0.55、0.80）對(duì)NCCG高性能混凝土耐硫酸鹽侵蝕性能的影響規(guī)律.

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料

本試驗(yàn)?zāi)z凝材料采用PO52.5普通硅酸鹽水泥、Ⅰ級(jí)粉煤灰、S95礦渣和硅灰，其化學(xué)成分如表1所示.粗骨料分2種，一種為山西大同某煤礦經(jīng)洗煤廠選洗排出的NCCG，另一種為天然碎石，通過(guò)小型顎式破碎機(jī)對(duì)粗骨料進(jìn)行破碎并篩分，選取5～15 mm粗骨料.普通碎石粗骨料與NCCG粗骨料物理性能指標(biāo)見表2.細(xì)骨料采用天然河沙，水為保定市內(nèi)自來(lái)水.外加劑：液態(tài)聚羧酸系高性能減水劑，減水效率40%，摻量為0.7%.

借助XRD技術(shù)對(duì)NCCG礦物組成進(jìn)行分析，XRD圖譜如圖1所示.通過(guò)SEM觀測(cè)，NCCG粗骨料微觀形貌如圖2所示.

由圖1可以看出，NCCG的礦物成分主要是石英，石英質(zhì)地堅(jiān)硬；除了石英外，還有高嶺石和地開石等.高嶺石呈土狀或塊狀，硬度小；地開石晶體結(jié)構(gòu)呈層狀，穩(wěn)定性較差.從礦物組成來(lái)看，NCCG基本滿足用作混凝土粗骨料的要求［10］.

由圖2可以看出，NCCG形貌較為粗糙，呈現(xiàn)出明顯的層狀結(jié)構(gòu)，這也是導(dǎo)致NCCG壓碎值和吸水率較大的原因.

借助XRF（X線熒光光譜）技術(shù)對(duì)NCCG的化學(xué)成分進(jìn)行分析，結(jié)果如表3所示.從表3可知，NCCG的主要化學(xué)成分是SiO2，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為61.44%，其次是Al2O3，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25.91%，其他元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.65%；含硫氧化物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%.滿足制備NCCG混凝土的基本要求.

1.2 配合比設(shè)計(jì)

按照規(guī)范 JGJ 55-2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，礦物摻合料選取總摻量為30%，砂率選取38%，NCCG粗骨料根據(jù)已有普通強(qiáng)度煤矸石混凝土配合比確定摻量為0～60%.適當(dāng)增加了膠凝材料用量，以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)包弱來(lái)彌補(bǔ)NCCG粗骨料自身缺陷.本次試驗(yàn)根據(jù)不同水膠比、NCCG取代率、礦物摻合料種類與摻量、硅灰裹漿水灰比設(shè)計(jì)12種配合比.表4為具體配合比，其中材料用量用質(zhì)量法確定.

W0.20表示水膠比為0.20，其NCCG摻量為30%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）、粉煤灰摻量為10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）、礦渣粉摻量為20%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）；H0表示NCCG粗骨料等質(zhì)量取代天然碎石，其水膠比為0.25、粉煤灰摻量為10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）、礦渣粉摻量為20%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）；FS20-10表示粉煤灰取代20%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的水泥，S95礦渣粉取代10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的水泥；G0.55表示用附加水與硅灰摻量質(zhì)量比為0.55的漿體對(duì)NCCG粗骨料進(jìn)行裹漿預(yù)處理，其余材料用量與W0.25*相同

1.3 試驗(yàn)方法

為了研究NCCG粗骨料高性能混凝土耐硫酸鹽侵蝕性能，采用長(zhǎng)期浸泡法進(jìn)行試驗(yàn)研究，侵蝕齡期分別為浸泡0、60、120、180、240 d，具體操作如下：

1）將養(yǎng)護(hù)28 d的100 mm×100 mm×100 mm立方體試塊在70 ℃下干燥48 h，冷卻后測(cè)定每一塊試塊的抗壓強(qiáng)度及超聲波波速并記錄，尺寸換算系數(shù)取為0.95；2）制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 %的硫酸鈉水溶液，并在隨后的每一次測(cè)量之后進(jìn)行更換，以確保硫酸鈉溶液的含量恒定；3）將試塊放入配置好的溶液中進(jìn)行浸泡；4）每隔60 d取出相應(yīng)試塊在70 ℃的條件下烘干48 h，冷卻后測(cè)定每一塊試塊的抗壓強(qiáng)度及超聲波波速并進(jìn)行記錄；5）每次對(duì)做完抗壓強(qiáng)度的混凝土試塊的骨料與砂漿結(jié)合處進(jìn)行取樣、浸泡、烘干、留存，進(jìn)行微觀測(cè)試（SEM、EDS、XRD）.

2 結(jié)果及分析

2.1 抗壓強(qiáng)度

不同侵蝕齡期下NCCG高性能混凝土抗壓強(qiáng)度如圖3所示.不同配合比的混凝土均摻入了30%的礦物摻和料，隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增加，產(chǎn)生二次水化作用，抗壓強(qiáng)度有所增加.經(jīng)過(guò)分析，主要原因如下：1）水膠比越大，混凝土抗壓強(qiáng)度越低，這是因?yàn)榛炷恋奈⒂^孔結(jié)構(gòu)特征與其宏觀力學(xué)強(qiáng)度存在密切的聯(lián)系［11］，水膠比增大，混凝土內(nèi)部的密實(shí)度降低，從而抗壓強(qiáng)度降低；2）NCCG粗骨料取代率越大，抗壓強(qiáng)度越低，而且經(jīng)破碎的煤矸石微裂縫處易造成應(yīng)力集中的現(xiàn)象，促使內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷增大［12］，損傷程度加重，這是由于NCCG本身具有較高的壓碎值，層狀結(jié)構(gòu)，針片狀含量高等特性，導(dǎo)致其比天然碎石骨料強(qiáng)度低，所以抗壓強(qiáng)度隨取代率的增加而降低；3）粉煤灰摻入較多時(shí)，初期抗壓強(qiáng)度較低，隨養(yǎng)護(hù)齡期的增加，后期的強(qiáng)度增加比較顯著，礦渣粉摻量大時(shí)，初期強(qiáng)度大，后期增加速度慢.這是因?yàn)榈V渣粉比粉煤灰活性高，早期能夠更充分地參與水化反應(yīng)，但是隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間增長(zhǎng)，粉煤灰中的活性成分SiO2、Al2O3在一定程度上與Ca（OH）2反應(yīng)，得到了大量的水化硅酸凝膠，并對(duì)后期的強(qiáng)度增加起到了促進(jìn)作用［13］；4）硅灰裹漿水灰比降低，抗壓強(qiáng)度隨之下降，這是因?yàn)楣杌椅皆贜CCG粗骨料表面，雖然能使NCCG粗骨料表面更加密實(shí)，但是阻礙了其他膠凝材料與NCCG的結(jié)合，降低了界面結(jié)合力，從而導(dǎo)致抗壓強(qiáng)度降低.

2.2 抗壓強(qiáng)度損失率分析

混凝土硫酸鹽侵蝕不同天數(shù)抗壓強(qiáng)度損失率的變化如圖4所示.隨侵蝕齡期的增加不同配合比混凝土抗壓強(qiáng)度損失率均先降低后增長(zhǎng).1）水膠比越大，混凝土中的空隙越多，密度越小，Na2SO4就會(huì)很容易地滲入到混凝土中，從而產(chǎn)生鈣礬石和石膏，增加了混凝土的抗壓強(qiáng)度.2）NCCG取代率越大變化越明顯，這是由于NCCG具有較高的壓碎值、吸水性和內(nèi)部疏松性，內(nèi)部的密實(shí)度較低，Na2SO4會(huì)更容易滲入混凝土中，并在混凝土中生成大量的鈣礬石和石膏使強(qiáng)度損失率變化更明顯.3）單摻粉煤灰時(shí)，強(qiáng)度損失率最大，其次是單摻礦渣粉，復(fù)摻質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10% 粉煤灰和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20% 礦渣粉時(shí)抗壓強(qiáng)度損失最小.這是因?yàn)榈V渣粉活性較高，初期水化反應(yīng)充分，增強(qiáng)了混凝土密實(shí)度，粉煤灰活性較差，不易水化.復(fù)摻時(shí)，由于礦渣粉與粉煤灰比表面積不同，混合使用可以填充混凝土內(nèi)部的空隙，增強(qiáng)混凝土的密實(shí)度，使得Na2SO4很難滲透到混凝土中，從而使混凝土的抗侵蝕能力有所增強(qiáng).4）硅灰對(duì)NCCG粗骨料進(jìn)行裹漿對(duì)抗壓強(qiáng)度影響不大.

2.3 超聲波波速損失率分析

不同硫酸鹽侵蝕周期下混凝土超聲波波速損失率的變化如圖5所示.隨侵蝕齡期的增加混凝土超聲波波速損失率均先降低后增長(zhǎng).1）水膠比越大，硫酸鹽侵蝕前期損失率降低越快，后期增長(zhǎng)越迅速，與抗壓強(qiáng)度損失率變化規(guī)律大致相同.這是由于水膠比越大，混凝土內(nèi)部密實(shí)度越低，硫酸鹽更容易滲入，生成了比較多的石膏和鈣礬石，一定程度上增加了混凝土內(nèi)部密實(shí)度，同樣因?yàn)榍秩肓溯^多的硫酸鹽，生成的膨脹性物質(zhì)使試塊開裂，導(dǎo)致后期超聲波波速損失率增長(zhǎng)較為迅速.2）取代率越大，侵蝕前期降低越多且速度迅速，侵蝕后期增長(zhǎng)也越多，取代率為30%時(shí)，超聲波波速損失率與不摻NCCG粗骨料的對(duì)照組差別不大.這是因?yàn)镹CCG的構(gòu)造是一種分層的、松軟的結(jié)構(gòu)，骨料內(nèi)部存在較多孔隙、微裂紋，致使Na2SO4更加容易進(jìn)入試塊內(nèi)部，導(dǎo)致侵蝕前期超聲波波速增長(zhǎng)較多，侵蝕后期降低較多.3）單摻粉煤灰時(shí)，超聲波波速降低最多.復(fù)摻粉煤灰質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%和礦渣粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%時(shí)，超聲波波速增加了1.74%.這是由于礦渣粉比粉煤灰具有更強(qiáng)的活性，在水化過(guò)程中更多的礦渣粉參與了反應(yīng)，提高了混凝土的內(nèi)部密度；在復(fù)摻過(guò)程中，由于粉煤灰和礦渣粉的比表面積存在差異，能夠更好地填補(bǔ)水泥砂漿與骨料之間的孔隙，使硫酸鹽難以滲入混凝土內(nèi)部當(dāng)中，因此超聲波波速損失率較小.4）裹漿水灰比越低，超聲波波速損失率越小.這是由于硅灰表面積較小，用硅灰對(duì)NCCG粗骨料進(jìn)行裹漿，能使硅灰漿體進(jìn)入NCCG疏松的孔隙當(dāng)中，增加了密實(shí)度.

2.4 微觀機(jī)理分析

2.4.1 掃描電鏡試驗(yàn)結(jié)果分析

圖6為H0組在不同侵蝕齡期下的微觀形態(tài).侵蝕0 d時(shí)，骨料與水泥的交界處的裂縫寬度較小，微孔較小，放大1 000倍時(shí)，未發(fā)現(xiàn)鈣礬石、石膏等侵蝕產(chǎn)物的形成；在經(jīng)過(guò)240 d的硫酸鹽侵蝕后交界處的裂縫寬度增大，微孔增多、增大，出現(xiàn)了鈣礬石、石膏等腐蝕產(chǎn)物.

鈣礬石為膨脹性物質(zhì)，會(huì)占據(jù)大量空間，造成混凝土脹裂.SO2-4含量較高時(shí)，與膠凝材料水化反應(yīng)產(chǎn)生的Ca（OH）2發(fā)生反應(yīng)，形成二水石膏，膠凝材料水化反應(yīng)生成的Ca（OH）2和水化硅酸鈣，與Na2SO4發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量的膨脹物質(zhì)，導(dǎo)致混凝土的耐久性降低.

圖7為W0.25*組在不同侵蝕齡期下的微觀形態(tài).由圖6和圖7可知：侵蝕0 d時(shí)，取代率30%與0%時(shí)相比，微觀形貌相差較小，裂縫與孔洞均較小，未見針柱狀的石膏與鈣礬石等產(chǎn)物的形成；侵蝕240 d時(shí)，隨著NCCG替代率提高，界面過(guò)渡區(qū)平整度下降，孔洞及裂縫變大，生成的侵蝕產(chǎn)物變多.這是因?yàn)镹CCG具有結(jié)構(gòu)分層和骨料內(nèi)部孔隙多的特點(diǎn)，使Na2SO4 更容易進(jìn)入試塊，有大量針狀鈣礬石和石膏等膨脹性物質(zhì)生成，使試塊產(chǎn)生孔洞和裂縫.

圖8為FS0-30組在不同侵蝕齡期下的微觀形態(tài).由圖7和圖8可知：侵蝕0 d時(shí)，2組試件均較為密實(shí)，無(wú)較為明顯的裂縫，沒有針柱狀的石膏和鈣礬石等產(chǎn)物；侵蝕240 d時(shí)，單摻礦渣粉的試件界面處裂縫較大，孔洞較多，有大量針狀鈣礬石和石膏等膨脹性物質(zhì)生成，復(fù)摻后膨脹性物質(zhì)生成很少，表明復(fù)摻可以有效地改善混凝土內(nèi)部的密實(shí)程度，降低硫酸鹽的滲入，從而改善其耐侵蝕能力.

2.4.2 EDS能譜分析

圖9～11為不同組分在不同侵蝕天數(shù)下的形貌與能譜圖.由圖9可以看出：侵蝕0 d時(shí)，在砂漿與骨料界面過(guò)渡部位未見鈣礬石和石膏，能譜圖鋁、氧元素的峰值較低；侵蝕240 d時(shí)，界面過(guò)渡區(qū)生成了針狀的鈣礬石和短柱狀的石膏，鋁、氧元素的峰值均有不同程度的上升.EDS能譜分析顯示，侵蝕生成的產(chǎn)物中含有大量的鋁和氧元素，由化學(xué)方程式1）和2）分析得出，鈣礬石中含有較高的鋁、氧元素，所以產(chǎn)生的鈣礬石可能比石膏要多.

由圖9和圖10得出，在經(jīng)過(guò)240 d的硫酸鹽浸泡后，煤矸石取代率越大，Al、O、Ca元素的峰值增加幅度越大，表明在界面過(guò)渡區(qū)域，石膏和鈣礬石含量更高.這是因?yàn)镹CCG的構(gòu)造是一種分層結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)松散，內(nèi)部存在大量的孔隙和微小的裂縫，使得硫酸鹽易于滲入，并產(chǎn)生大量的侵蝕產(chǎn)物，這表明與天然碎石比，NCCG抗硫酸鹽效果較差，配制高性能混凝土?xí)r要嚴(yán)格控制摻量，建議控制在30%以下.

由圖10和圖11明顯看出：侵蝕天數(shù)為240 d時(shí)，單摻礦渣粉生成的針狀鈣礬石較多，復(fù)摻粉煤灰與礦渣粉時(shí)生成的鈣礬石與石膏較少，從能譜圖中可以看出單摻礦渣粉時(shí)，Al、O、Si元素的含量極大增長(zhǎng)，尤其Al元素增長(zhǎng)較多，石膏（CaSO4·2H2O）和鈣礬石（3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O）的含量大大增加，復(fù)摻粉煤灰與礦渣粉時(shí)，變化相對(duì)較小.這是由于復(fù)摻時(shí)，礦渣粉與粉煤灰比表面積不同，能夠更好地填補(bǔ)水泥砂漿與骨料之間的孔隙，硫酸鹽滲入混凝土內(nèi)部更為困難，生成的侵蝕產(chǎn)物較少，因而具有很好的抗硫酸侵蝕性能［14］.

2.4.3 X線衍射試驗(yàn)結(jié)果分析

圖12為硫酸鹽侵蝕240 d時(shí)，W0.25*、H0、FS0-30組NCCG粗骨料高性能混凝土XRD圖譜.由圖12可以看出未摻加NCCG粗骨料的H0組有白云石與硅酸鈣石生成，而摻加NCCG的混凝土有水化鋁酸鈣與珍珠云母生成，這是因?yàn)楣橇系V物組成不同所導(dǎo)致的.當(dāng)取代率為0%時(shí)，鈣礬石衍射峰值較小，說(shuō)明抗硫酸鹽侵蝕性能良好；當(dāng)單摻30%礦渣粉時(shí)，相比于W0.25*組的鈣礬石衍射峰值相對(duì)較高.這是因?yàn)槊軐?shí)度相對(duì)較低，硫酸鹽更容易滲透到混凝土中并與其發(fā)生化學(xué)反應(yīng).

圖13為W0.25*組混凝土試件在硫酸鹽侵蝕0、120、240 d下的XRD圖譜.可以看出，鈣礬石的衍射峰隨時(shí)間的增加越來(lái)越高，而水化鋁酸鈣的衍射峰則逐漸減小，水化鋁酸鈣的衍射峰值呈下降趨勢(shì)，這是由于水化鋁酸鈣和水氫鋁鈣石與硫酸鹽發(fā)生反應(yīng)而導(dǎo)致的.在樣品中，沒有發(fā)現(xiàn)石膏的衍射峰，這是由于SO2-4的含量較低［15-16］.

3 結(jié)論

1）水膠比越大，NCCG粗骨料高性能混凝土內(nèi)部密實(shí)度越低，各項(xiàng)損傷指標(biāo)越大，水膠比為0.28時(shí)損傷較為明顯.為保證較高耐硫酸鹽侵蝕性能，建議實(shí)際工程水膠比小于0.28.

2）NCCG因?yàn)樽陨韺訝罱Y(jié)構(gòu)、吸水率高及壓碎值較大導(dǎo)致NCCG取代率越大，NCCG粗骨料高性能混凝土耐硫酸鹽侵蝕性能越差，NCCG取代率30%時(shí)與取代率為0%時(shí)耐硫酸鹽侵蝕性能相差不大.

3）復(fù)摻20%礦渣粉與10%粉煤灰時(shí)耐硫酸鹽侵蝕性能較好，建議工程中復(fù)摻使用2種礦物摻合料；硅灰裹漿NCCG骨料對(duì)提高耐硫酸鹽侵蝕性能不明顯.

4）NCCG取代率越大、水膠比越大生成的鈣礬石和石膏等侵蝕產(chǎn)物越多；復(fù)摻粉煤灰與礦渣粉時(shí)生成的侵蝕產(chǎn)物最少，耐硫酸鹽侵蝕性能較好.

參 考 文 獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：王蘭英）

收稿日期：2023-06-12；修回日期：2023-10-11

基金項(xiàng)目：

河北省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（E2022201011）；河北省高等學(xué)校科學(xué)研究項(xiàng)目（QN2022067）

第一作者：王志剛（1982—），男，廣東石油化工學(xué)院高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，主要從事土木工程材料方向的研究.E-mail：alexsea@gdupt.edu.cn

通信作者：牛曉燕（1979—），女，河北大學(xué)教授.主要從事工程材料理論與應(yīng)用方向研究.E-mail： niu-xiaoyan2002@163.com