东北煤田地质局沈阳测试研究中心辽宁沈阳110016
摘要：钻孔灌注桩混凝土耐久性不仅受到拌制用水、比例、养护方式等因素的影响，水泥品种更是对其有着比较直接的影响。本文通过对不同水泥品种钻孔灌注桩混凝土抗硫酸盐侵蚀性能、抗氯离子侵蚀性能等性能的影响的研究。最终确定了普硅水泥制备的钻孔灌注桩混凝土，在有硫酸盐和氯离子共同腐蚀、双重作用的环境下，具有比较好的耐久性。
关键词：水泥品种；钻孔灌注桩；混凝土耐久性
建筑施工的时候时常会遇到地基土、地下水对钻孔灌注桩混凝土具有过强的腐蚀性的问题。而钻孔灌注桩混凝土的品质性能又直接受到水泥品种的影响。因此有必要详细研究一下水泥品种对钻孔灌注桩混凝土耐久性的影响，以提高建筑的使用寿命和安全性。
一、水泥品种影响钻孔灌注桩混凝土耐久性试验
（一）研究对象
不同水泥品种对掺有百分之二十粉煤灰、百分之三十矿渣的钻孔灌注桩混凝土耐久性的影响。
（二）试验材料
雁池普通硅酸盐水泥（P?O42.5）、屯河普通硅酸盐水泥（P?O42.5）和天山普通硅酸盐水泥（P?O42.5）三种普通硅酸盐水泥，屯河高抗硫水泥（P?HSR42.5）和天山硫酸盐水泥（P?II42.5）两种抗硫酸盐硅酸盐水泥。其各自的化学组成分别为：
SiO2（27.50）、Al2O3（7.70）、Fe2O3（3.29）、CaO（48.3）、MgO（2.38）、K2O（0.51）、Na2O（0.45）、SO3（2.34）、烧失量（4.3）、碱含量R2O（0.79）；
SiO2（21.80）、Al2O3（5.92）、Fe2O3（3.20）、CaO（59.20）、MgO（2.48）、K2O（0.53）、Na2O（0.41）、SO3（2.13）、烧失量（2.2）、碱含量R2O（0.76）；
SiO2（25.30）、Al2O3（6.90）、Fe2O3（3.20）、CaO（55.84）、MgO（2.12）、K2O（0.46）、Na2O（0.46）、SO3（2.58）、烧失量（2.6）、碱含量R2O（0.79）；
SiO2（20.58）、Al2O3（4.53）、Fe2O3（5.44）、CaO（60.52）、MgO（3.05）、K2O（0.43）、Na2O（0.35）、SO3（1.90）、烧失量（2.35）、碱含量R2O（0.63）；
SiO2（21.74）、Al2O3（4.34）、Fe2O3（4.74）、CaO（62.64）、MgO（1.51）、K2O（0.38）、Na2O（0.36）、SO3（2.04）、烧失量（3.1）、碱含量R2O（0.61）。
密度、比表面积、细读、标准稠度、安定性、初凝时间和终凝时间等品质检验结果分别为：
2.90g/cm3、453m2/kg、1.35%、28.4%、合格、二分五十八秒、四分十三秒；
3.05g/cm3、390m2/kg、0.62%、29.2%、合格、二分四十八秒、四分四十五秒；
3.03g/cm3、379m2/kg、0.80%、28.8%、合格、二分五十六秒、三分五十六秒；
3.19g/cm3、396m2/kg、2.42%、26.0%、合格、四分二十一秒、五分三十二秒；
3.19g/cm3、346m2/kg、3.00%、24.0%、合格、三分九秒、四分三十二秒。
混凝土成型后三天、二十八天的抗压强度和抗折强度等力学性能检测结果分别为：
15.4MPa、43.4MPa、3.5MPa、7.9MPa；
24.7MPa、53.4MPa、5.3MPa、8.8MPa；
29.5MPa、59.5MPa、5.7MPa、8.9MPa；
23.7MPa、55.4MPa、5.1MPa、8.8MPa；
21.2MPa、47.0MPa、4.7MPa、7.1MPa。
除此之外，在试验中还需要用到粉煤灰、矿渣、骨料、外加剂和地下水等物。其中所用粉煤灰的化学组成和密度、需水量、烧失量、SO3、细度等方面的品质检验结果为：SiO2（49.03）、Al2O3（19.92）、Fe2O3（6.08）、CaO（7.03）、MgO（3.28）、K2O（1.28）、Na2O（1.08）、SO3（1.23）、烧失量（5.5）、碱含量R2O（1.92）；2.18g/cm3、98%、5.5%、1.23%、22.5%。所用矿渣的化学组成为：SiO2（35.02）、Al2O3（11.79）、Fe2O3（0.79）、CaO（40.66）、MgO（6.64）、K2O（0.42）、Na2O（0.90）、SO3（0.09）、碱含量R2O（1.92）；密度、比表面积、混凝土成型七天以后的活性指数、成型二十八天的活性指数、SO3、细度、流动度比等品质检验结果为：2.87g/cm3、413m2/kg、56、90、0.09%、2.18%、105%。
试验中所使用的骨料为产自昌吉州的粗、细两种，其中前者为水洗卵石,粒径为五毫米到二十毫米。后者则为天然的水洗砂，II区中砂，其细度模数为3.0，皆满足相关要求和标准。而试验中所使用的外加剂则为FDN减水剂和HLC-A（S）引气剂两种。地下水则取用的是在深1.7~1.9m这一范围之内的水，其化学成分主要有阴离子、阳离子两大类，分别为：Cl-（21865.2）、HCO3-（175.7）、CO32-（4.8）、SO42-（6912.0）；Ca2+（1584.0）、Mg2+（739.2）、0K++Na+（14309.7）。
（三）试验中所使用的混凝土配合比
试验中配制钻孔灌注桩混凝土时所掺入的粉煤灰和矿渣所占百分比分别为百分之二十和百分之三十，其强度等级为C40，坍落度为（180±20）mm，含气量为（2.5±0.5）%。其配合比主要包含W/B、水泥、粉煤灰、矿渣、水、砂、石、减水剂/%、引水剂/%等物质，五种水泥品种混凝土的具体配合比例依照前述次序分别为：
0.31、244、97、146、151、751、955、0.9%、0.3%；
0.335、225、90、135、151、830、936、0.9%、0.3%；
0.33、224、99、135、148、797、974、0.8%、0.3%；
0.35、209、83、125、146、908、908、0.9%、0.3%；
0.36、201、81、121、145、877、950、0.8%、0.3%。
（四）试验方法
该试验所采用的方法主要为GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》、JC/T1011-2006《混凝土抗硫酸盐类侵蚀防腐剂》附录“A3.2.2膨胀系数”、GB/T749-2008《水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法》中“浸泡抗蚀性能试验方法（K法）”、GB/T50082-2009中“快速氯离子迁移系数法（或称RCM法）”等相关方法进行。需要注意的是，为了更好地模拟现实情况，第二个和第三个试验都有所调整。其中第二个试验中所使用的砂浆的配合比为去掉混凝土中五到二十毫米卵石的配合比，砂则为工程中所用的能够过五毫米筛的水洗砂，场址地下水、自来水和5%Na2SO4溶液则为浸泡溶液。第三个试验中所使用的胶凝材料、减水剂和工程所用砂皆与混凝土试验一样，其中砂还需满足能够过2.5mm筛的条件，所使用的砂浆的配比与第二个试验相同，浸泡溶液则主要是地下水、清水和3%Na2SO4溶液三种。这四个试验分别测试的抗压强度耐蚀系数和质量损失、浸泡溶液中试件的膨胀率除以同龄期清水中试件的膨胀率所得的膨胀系数、养护到规定龄期后以抗折强度之比而确定下的抗硫酸钠盐侵蚀系数、混泥土非稳态氯离子迁移系数DRCW。
除此之外，试验中还另外有氯离子扩散系数试验和混凝土通电量试验两种。其中前者的试验过程为：在混凝土成型一天后拆模，并将其浸泡在地下水中，在室外条件下，分别养护到七天、二十八天、五十六天、一百二十天和一百五十天。再通过铣床逐层磨下试件表面的粉末，并使用电极法将混凝土中自由氯离子的浓度测试出来，然后依据Fick定律，就能够将混凝土的扩散系数D得出。而后者主要试验的时混凝土成型后一百五十天时的电通量，其测试方法为GB/T50082-2009中的相关方法。
二、水泥品种影响钻孔灌注桩混凝土耐久性试验的结论
其最终可以得到以下六个结论。
第一。使用了高抗硫水泥和II型硅酸水泥这两个品种的混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能与使用普通硅酸盐水泥品种的混凝土相比，没有比较足够明显的差别，试验中分别使用五种水泥所制成的混凝土都符合KS200的标准。第二，清水和硫酸盐两种浸蚀溶液中的五种水泥所制成砂浆的膨胀系数均低于1.5。其中清水侵蚀溶液中使用了普通硅酸盐水泥品种混凝土的膨胀系数要略低于硫酸盐侵蚀溶液中的使用了普通硅酸盐水泥品种混凝土。而使用了高抗硫水泥和II型硅酸水泥混凝土的情况则刚好相反。在硫酸盐侵蚀溶液中，前者的耐蚀性比其它水泥品种都有着比较明显的优势。但是在清水侵蚀溶液中，这种优势并不明显。
第三，水泥品种对钻孔灌注桩混凝土的抗折强度和抗蚀系数的影响不大，高抗硫水泥所有的优势比较微小。
第四，使用高抗硫水泥和II型硫酸盐水泥混凝土的氯离子迁移系数比之于使用普硅水泥的混凝土有着很明显的优势。
第五，混凝土成型后二十八天之内，在地下水自然浸泡状态下，使用高抗硫水泥和II型硅酸盐水泥的氯离子扩散系数要大于使用普硅水泥的混凝土。混凝土成型后五十六天之内，水泥品种对氯离子扩散系数的影响十分小。
第六，使用高抗硫水泥和II型硅酸盐水泥的混凝土的电通量比之使用普硅水泥的混凝土要略高。
结束语：
不同水泥品种对钻孔灌注桩混凝土耐久性有着一定的影响。其中高抗硫水泥和II型硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥相比，在耐蚀性能这一方面，有优势也有劣势。但是其优势不太明显，劣势却十分突出，因此综合来看，如果要想有效确保钻孔灌注桩混凝土的耐久性，就应该使用普通硅酸盐水泥。
参考文献：
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