混凝土是由骨料、胶结材料和水按一定比例配制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护而成的人造石材，属于道路工程中用途最广泛的永久性结构材料，因此研究混凝土路基的防水性能具有重要意义。混凝土的防水性能，可以通过掺入外加剂、掺合料等手段，改变混凝土配合比，使防水等级大于P6，得到不透水的混凝土。粉煤灰作为重要的防水抗渗掺合料，在混凝土工程中受到广泛关注。在此，主要进行了不同粉煤灰掺量对混凝土路基防水性能的影响试验，并对防水机理开展了讨论。
根据混凝土路基的相应特性，选择此次试验的原材料。水泥选择了P.O.32.5级水泥，粉煤灰选择Ⅱ级粉煤灰，其比表面积450 m2、含水率0.35%、需水比92%、细度2.25 g/cm、密度2 420 kg/m3，粉煤灰和水泥的化学成分见表1。
表1 原材料化学成分
混凝土的粗骨料选用绿岩碎石，其泥块含量0.15%、压碎指标7.16%、针片状含量2.9%、表观面积2 630 kg/m3；细骨料选择普通河砂，其石子粒径小于4 mm、含泥量0.65%、堆积密度1 420 kg/m3。混凝土添加剂，分别选择FDN-9000萘系高效减水剂、UAE膨胀剂、非氯盐类膨胀防水剂、水泥渗透结晶型防水剂，并添加长度5~20 mm、直径10~100 μm的聚合物纤维。
01
配制同粉煤灰掺量的混凝土
混凝土的配比如下：砂率40%、复合添加剂掺量1.5%、水灰比0.45、水泥富余系数1.06、终凝时间330 min，水量坍落度保持在110~150 mm[9]。配制水胶比分别为0.4、0.2的两组混凝土，每组分别包括6组粉煤灰掺量，分别为0、10%、20%、30%、40%和50%，具体的混凝土配合比见表2。
表2 不同粉煤灰掺量下混凝土的配合比
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不同粉煤灰掺量的混凝土氯离子扩散系数
氯离子扩散系数能够反映道路材料的致密程度，其越低表示试件的抗氯化物性能越好，说明混凝土路基的防水性能越好，反之则防水性能越差。图1所示为水胶比分别为0.4、0.2的混凝土氯离子扩散系数的测试结果。可以发现，两组不同水胶比下，在混凝土中添加粉煤灰都会使氯离子扩散系数降低。两组测试氯离子扩散系数都在40%粉煤灰掺量下达到了最低，因此降低混凝土氯离子扩散系数的最佳粉煤灰掺量为40%。
图1 不同粉煤灰掺量对混凝土氯离子扩散系数的影响
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不同粉煤灰掺量的混凝土水渗透系数
水渗透系数反映了水对混凝土内部的侵入程度，其越低表示试件越不容易被水渗透，说明混凝土路基的防水性能越好，反之则防水性能越差。图3所示为水胶比分别为0.4、0.2的混凝土水渗透系数的测试结果。可以发现，两组不同水胶比下，在混凝土中添加粉煤灰都会使水渗透系数降低。两组测试水渗透系数都在40%粉煤灰掺量下达到了最低，降低混凝土水渗透系数的最佳粉煤灰掺量为40%。
图2 不同粉煤灰掺量对混凝土水渗透系数的影响
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不同粉煤灰掺量的混凝土孔隙率与毛细吸水率
混凝土的毛细吸水过程，是造成道路材料腐蚀劣化的重要因素，毛细孔的孔隙率、毛细吸水率越低，说明混凝土路基的防水性能越好，反之则越差。表3所示为不同粉煤灰掺量对混凝土孔隙率的影响。可以发现，两组测试混凝土孔隙率都在40%粉煤灰掺量下达到了最低，降低混凝土孔隙率的最佳粉煤灰掺量为40%。
表3 不同粉煤灰掺量下的混凝土孔隙率
图3所示为不同粉煤灰掺量对混凝土毛细吸水率的影响。两组测试混凝土毛细吸水率都在40%粉煤灰掺量下达到了最低，降低混凝土毛细吸水率的最佳粉煤灰掺量为40%。
图3 不同粉煤灰掺量对混凝土毛细吸水率的影响
通过对不同粉煤灰掺量的混凝土试件性能的研究，研究了粉煤灰掺量对混凝土防水性能的影响规律，结果表明：在混凝土中掺入粉煤灰后，混凝土路基的防水性能有了显著提高；当粉煤灰掺量达到40%后，混凝土路基的防水性能达到最佳。
本文来源于《中国建筑防水》杂志社
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