混凝土材料的渗透性,即液体和气体在混凝土内部渗透的难易程度,是衡量混凝土耐久性的关键指标之一。抗渗性能卓越的混凝土,能够更为有效地阻挡外界有害物质的侵入,从而极大地延长混凝土结构的使用寿命。
通过对硅灰影响混凝土微观结构的深入理论分析与精确计算,研究者创新性地提出了一种全新的程序方法。该方法基于对硅灰填充效应、火山灰反应以及对混凝土孔隙结构改变的综合理解,能够精准地预测硅灰对混凝土渗透性的影响。并且,通过严谨的实验验证,证实了这一理论方法的可靠性与准确性。
在水胶比为 0.4 的特定条件下,研究发现硅灰替代比处于 8% - 15% 的区间范围内时,混凝土的渗透率几乎趋近于零。这一令人瞩目的结果表明,在此硅灰掺量区间内,混凝土内部的孔隙结构得到了极为有效的优化与填充,形成了一道近乎完美的抗渗屏障,能够极大地抵御液体和气体的渗透。然而,当硅灰替代比超过 15% 时,混凝土的渗透率又会逐渐上升。这是因为过量的硅灰可能会导致混凝土内部微观结构的失衡,引发一些新的孔隙或缺陷的产生,从而削弱了抗渗性能。通过对不同水胶比条件下硅灰对混凝土渗透性影响的系统对比研究,最终确定 12% 的硅灰替代比为最佳选择。这一最佳替代比能够在不同水胶比的情况下,实现混凝土抗渗性能与其他性能之间的最佳平衡。
此外,硅灰的细度也是影响混凝土渗透性的重要因素之一。当硅灰的细度增加时,其颗粒更加细小,能够填充到更为微小的孔隙之中,进一步降低混凝土的孔隙率,从而使得渗透性相应降低。在众多渗透性研究中,氯离子的渗透性因其对混凝土结构中钢筋锈蚀的严重影响而备受关注,成为了渗透性研究的典型代表。
针对波斯湾地区的混凝土抗渗透性研究发现,无论水灰比取值如何变化,在硅灰替代比从 0 逐步增加到 7.5% 的过程中,3、6、9 个月的氯离子扩散率均呈现出显著的降低趋势。当硅灰替代比达到 7.5% 时,氯离子扩散率基本达到最小值。这一结果充分证明了硅灰在降低混凝土氯离子渗透性方面的卓越功效。通过利用 RCM 法测定高性能混凝土氯离子扩散系数,对单掺硅灰以及复掺粉煤灰和硅灰的混凝土抗氯离子渗透性能进行深入探究。
研究结果显示,单掺硅灰的混凝土氯离子扩散系数相较于复掺粉煤灰和硅灰的混凝土氯离子扩散系数要小 0.27×10⁻¹²m²/s,降低幅度达到 25%,与未添加任何掺料的混凝土相比,降低幅度更是高达 84%。这主要是由于硅灰的颗粒细度极小,比表面积巨大,能够极为有效地填充到水泥浆体的空隙之中,从而大幅提高混凝土的密实性,使得混凝土对氯离子的扩散具有更强的阻碍作用。综上所述,硅灰能够显著提升混凝土的抗氯离子渗透性,进而有力地增强混凝土的耐久性,为混凝土结构在恶劣环境下的长期稳定运行提供了坚实的保障。