美国矿渣粉协会告诉您矿渣粉如何提升混凝土的抗渗性

一、混凝土渗透性

混凝土渗透性是评估水、空气以及诸如氯离子之类的其他化学物质进入混凝土内部难易程度的一项指标。混凝土内部存在大量的毛细孔隙，因而为这些化学物质进入内部提供了通道。混凝土中较大尺寸的孔隙更有利于外界化学物质的渗入，而较小尺寸的孔隙则会降低其进入混凝土内部的概率。

ASTM C1202 “混凝土抗氯离子渗透能力的电学指标”法是一种最通用的混凝土渗透性能标准测试方法，也就是所谓的快速氯离子渗透试验方法。此方法通过评价混凝土的相对渗透性而被普遍接受。将切割好的直径为4英寸的圆柱体混凝土试块置于一个电压为60V的外加电场中。记录通过试块截面总电流随时间的变化并计算出通过试块截面的电通量，以此作为评价混凝土渗透性的一项指标。较低的电通量值则意味着混凝土具有较低的渗透性能。混凝土的渗透性是其在具体应用中的一项基本性能指标。

图1：混凝土渗透性引起的钢筋锈蚀及其他劣化机制是致使混凝土破坏的主要原因

（图片来源：https://www.slagcement.org/）

二、混凝土渗透性及氯离子引起的腐蚀

当暴露于氯离子存在的环境中时，低渗透性混凝土通过限制氯离子渗入其内部而降低钢筋锈蚀的可能性。钢筋与新拌混凝土接触之后，会立即与碱性溶液发生化学反应并在其表面形成一层保护性的钝化膜。所形成的钝化膜会保护钢筋不被腐蚀。一旦钢筋暴露在除冰盐中，这些盐会通过混凝土中的细微孔隙迁移至钢筋周围。长此以往，除冰盐中的氯离子会破坏钢筋表层的钝化膜并与钢筋发生反应，最终导致钢筋的锈蚀。当钢筋发生锈蚀之后，其锈蚀产物体积相较于钢筋原体积较大，会导致混凝土出现裂缝。随着混凝土裂缝的不断发展，这种劣化效应又将促使氯离子更容易侵入至混凝土钢筋处。不管是混凝土的劣化还是钢筋的锈蚀，都将严重影响结构的完整性。

三、掺加矿渣粉可提升混凝土的抗渗性

硅酸盐水泥发生水化反应会生成水化硅酸钙凝胶（C-S-H）以及氢氧化钙（Ca(OH)2）。水化硅酸钙凝胶是一种“凝胶”，它能把混凝土材料粘结在一起并提供强度。混凝土的抗渗性与水泥浆体中C-S-H凝胶与Ca(OH)2的生成比例有关。两者比例越高，混凝土的抗渗性就越强。当矿渣粉作为一种胶凝材料被用于混凝土中时，将会与Ca(OH)2发生反应并生成更多的C-S-H凝胶，而这又将反过来提高混凝土的抗渗性。一般来说，混凝土抗渗性随着胶凝材料中矿渣粉掺量的增加而增强。通过使用25%~60%掺量的矿渣粉替代硅酸盐水泥，通常可以获得更高抗渗等级的混凝土。图2通过快速氯离子测试结果展示了矿渣粉替代水泥后提高了混凝土的抗渗性。

图2：矿渣粉对混凝土抗氯离子渗透性的影响 （图片来源：https://www.slagcement.org/）

申明：和所有混凝土一样，必须进行多批次试验以验证混凝土的性能。除了其他方面之外，结果还可能因环境温度和混合物组分而有所不同。您应该咨询矿渣粉相关的专业人士以获得帮助。此文章中包含的任何内容都不应被视为或解释为明示或暗示的担保或保证，包括任何适用于特定用途的担保。

参考文献

1.ASTM C1202-97 Standard Test Method for Electrical Indication of Concrete’s Ability to Resist Chloride Ion Penetration, American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, PA 2001.

2.Fernandez, J and Malhortra, V. M., “Mechanical Properties, Abrasion Resistance, and Chloride Permeability of Concrete Incorporating Granulated Blast-Furnace Slag”, Cement, Concrete and Aggregates, CCAGDP, Vol 12,NO. 2, Winter 1990.