一种增强混凝土抗盐渍土侵蚀能力的复合掺合料技术领域
本发明属于建筑工程材料技术领域，特别涉及增强混凝土抗盐渍土侵蚀能力的复
合掺合料的组成设计。
背景技术
我国盐渍土分布非常广泛，尤其在内陆地区(新疆、青海、宁夏、内蒙古)，处于该地
区的钢筋混凝土结构面临着严重的腐蚀威胁。盐渍土中含有大量的硫酸盐和氯盐，氯离子
渗透进入混凝土内部，会加速钢筋的锈蚀并引起膨胀，使混凝土胀裂；硫酸根离子渗透进入
混凝土内部后，一方面与水泥中的铝酸三钙反应生成钙矾石产生膨胀，另一方面，也会发生
硫酸盐结晶造成混凝土破坏；氯离子和硫酸根离子对钢筋混凝土结构造成的危害是相互促
进的，因而盐渍土对钢筋混凝土结构的危害非常值得注意。
目前，增强混凝土抗盐渍土侵蚀能力的途径主要有两种：(1)采用外防腐涂层和外
侧防护套包裹技术，采用这两种方法均会大幅增加工程造价，尤其采用类似于玻璃钢模板
这种外侧防护套(使单方混凝土结构的造价增大5倍以上)；采用外防腐涂层还面临明显增
大施工难度的问题，防腐涂层对混凝土的表层及水分含量要求较高，且涂刷防腐层技术要
求高，值得注意的是，大量的工程调研显示，防腐涂层在内陆盐渍土地区遭受化学侵蚀和紫
外线辐射的共同作用时，涂层劣化速率很快，涂层的作用远达不到预期的效果。(2)混凝土
中采用矿物掺合料(或称矿物外加剂)，大量的文献研究表明，矿渣和粉煤灰均会明显增强
混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力，这是因为矿渣和粉煤灰的反应能够消耗胶凝体系中水泥生成
的氢氧化钙，且二次火山灰反应生成的C-S-H凝胶进一步填充孔隙，减少硬化浆体中的连通
孔隙率，改善孔结构，从而增强混凝土抵抗侵蚀性离子渗透的能力。然而，需要指出的是，这
些研究结果均是在实验室标准养护的前提下获得的，也就是说混凝土获得了良好的湿养
护，因此这样的研究结果只适用于实际工程中能够保障混凝土充分湿养护的情况。由于粉
煤灰和矿渣等矿物掺合料的早期活性低，会使混凝土的早期强度低、孔隙大，在干燥的气候
条件下，混凝土内部水分向外散失快，干燥收缩也相应增大，因此粉煤灰和矿渣的掺量越
大，越需要更长时间的湿养护(国标GB/T50476中要求不少于7天且强度达到设计强度的
50％)。而在内陆盐渍土地区，往往施工条件恶劣且气候干燥，无法保障混凝土的充分养护
(尤其在隔壁、沙漠等区域)，掺粉煤灰或矿渣的混凝土在早期散失水分过快，使工程结构开
裂的风险明显增大，且由于混凝土内部的水分不足，影响了进一步水化反应，混凝土的微结
构远达不到标准养护的水平，混凝土抵抗盐渍土侵蚀的能力远达不到标准养护的水平，对
这一问题认识不充分，往往造成工程事故。
对于内陆盐渍土地区的钢筋混凝土结构，当施工条件和养护条件均比较恶劣时，
为增强混凝土抗盐渍土侵蚀能力而采用的掺合料应具备两种性能：(1)能够在早期与水泥
发生较快的反应，使混凝土早期微结构迅速发展，获得较高的抵抗盐渍土侵蚀的能力，并阻
断混凝土内部水分向外散失的通道，以保证胶凝材料后期的进一步水化。(2)不会对混凝土
的工作性有不利的影响，在施工条件恶劣的地区，这个性能极其重要，目前市场上诸多高活
性掺合料(例如硅灰)对混凝土的工作性有很大不利影响，以致在施工条件恶劣的地区根本
无法施工或给施工造成很大的困难。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术的不足之处，提出一种能够增强混凝土抗盐渍土
侵蚀能力的复合掺合料，该复合掺合料能够使混凝土在浇筑后3天内获得较高的密实度，从
而增强混凝土抗盐渍土侵蚀能力，且对新拌混凝土的工作性无不利的影响，可应用于施工
条件和养护条件恶劣的内陆盐渍土环境的混凝土结构。
本发明提出的一种增强混凝土抗盐渍土侵蚀能力的复合掺合料，其特征在于，该
复合掺合料由超细偏高岭土、高钙粉煤灰微珠、磨细石灰石粉混合而成，其中该复合掺合料
中各组分占复合掺合料总重量的重量百分比分别为：超细偏高岭土：60％-65％，高钙粉煤
灰微珠25％-30％，磨细石灰石粉：8％-15％。
所述超细偏高岭土由含高岭石的粘土煅烧后粉磨而成，细度d50小于3μm。
所述高钙粉煤灰微珠是从燃煤电厂的炉膛中直接收集或由一级粉煤灰分选得到
的超细粉煤灰微珠，细度d50小于2μm，化学组成中CaO的重量百分比大于10％。
所述磨细石灰石粉由石灰石磨细而成，细度d50小于7μm，需水量比小于等于
100％。
本发明优良效果为：在混凝土中采用本发明配制的复合掺合料可替代20％-30％
水泥，不会对混凝土的工作性产生不利影响，在混凝土浇筑后保湿养护不能充分保证的情
况，能够明显增强混凝土抗盐渍土侵蚀的能力，可应用于施工条件和养护条件恶劣的内陆
盐渍土环境中的钢筋混凝土结构。
具体实施方式
本发明提出的一种增强混凝土抗盐渍土侵蚀能力的复合掺合料结合实施例说明
如下：
本发明的复合掺合料由超细偏高岭土、高钙粉煤灰微珠、磨细石灰石粉混合而成，
其中该复合掺合料中各组分占复合掺合料总重量的重量百分比分别为：超细偏高岭土：
60％-65％，高钙粉煤灰微珠25％-30％，磨细石灰石粉：8％-15％。
所述超细偏高岭土由含高岭石的粘土煅烧后粉磨而成，细度d50小于3μm。
所述高钙粉煤灰微珠是从燃煤电厂的炉膛中直接收集或由一级粉煤灰分选得到
的超细粉煤灰微珠，细度d50小于2μm，化学组成中CaO的重量百分比大于10％。
所述磨细石灰石粉由石灰石磨细而成，细度d50小于7μm，需水量比小于等于
100％。
实施例1：复合掺合料的配比为超细偏高岭土60％，高钙粉煤灰微珠30％，磨细石
灰石粉10％；在混凝土中替代20％水泥。超细偏高岭土的细度d50＝2.96μm，高钙粉煤灰微
珠的细度d50＝1.92μm，高钙粉煤灰微珠的化学组成中CaO的重量百分比为10.2％，磨细石
灰石粉的细度d50＝6.88μm，磨细石灰石粉的需水量比为100％。
实施例2：复合掺合料的配比为超细偏高岭土65％，高钙粉煤灰微珠25％，磨细石
灰石粉10％；在混凝土中替代20％水泥。超细偏高岭土的细度d50＝2.96μm，高钙粉煤灰微
珠的细度d50＝1.92μm，高钙粉煤灰微珠的化学组成中CaO的重量百分比为10.2％，磨细石
灰石粉的细度d50＝6.88μm，磨细石灰石粉的需水量比为100％。
实施例3：复合掺合料的配比为超细偏高岭土60％，高钙粉煤灰微珠25％，磨细石
灰石粉15％；在混凝土中替代20％水泥。超细偏高岭土的细度d50＝2.96μm，高钙粉煤灰微
珠的细度d50＝1.92μm，高钙粉煤灰微珠的化学组成中CaO的重量百分比为10.2％，磨细石
灰石粉的细度d50＝6.88μm，磨细石灰石粉的需水量比为100％。
实施例4：复合掺合料的配比为超细偏高岭土63％，高钙粉煤灰微珠29％，磨细石
灰石粉8％；在混凝土中替代20％水泥。超细偏高岭土的细度d50＝2.96μm，高钙粉煤灰微珠
的细度d50＝1.92μm，高钙粉煤灰微珠的化学组成中CaO的重量百分比为10.2％，磨细石灰
石粉的细度d50＝6.88μm，磨细石灰石粉的需水量比为100％。
实施例5：复合掺合料的配比为超细偏高岭土63％，高钙粉煤灰微珠25％，磨细石
灰石粉12％；在混凝土中替代20％水泥。超细偏高岭土的细度d50＝2.96μm，高钙粉煤灰微
珠的细度d50＝1.92μm，高钙粉煤灰微珠的化学组成中CaO的重量百分比为10.2％，磨细石
灰石粉的细度d50＝6.88μm，磨细石灰石粉的需水量比为100％。
实施例6：复合掺合料的配比为超细偏高岭土60％，高钙粉煤灰微珠30％，磨细石
灰石粉10％；在混凝土中替代30％水泥。超细偏高岭土的细度d50＝2.96μm，高钙粉煤灰微
珠的细度d50＝1.92μm，高钙粉煤灰微珠的化学组成中CaO的重量百分比为10.2％，磨细石
灰石粉的细度d50＝6.88μm，磨细石灰石粉的需水量比为100％。
实施例7：复合掺合料的配比为超细偏高岭土65％，高钙粉煤灰微珠25％，磨细石
灰石粉10％；在混凝土中替代30％水泥。超细偏高岭土的细度d50＝2.96μm，高钙粉煤灰微
珠的细度d50＝1.92μm，高钙粉煤灰微珠的化学组成中CaO的重量百分比为10.2％，磨细石
灰石粉的细度d50＝6.88μm，磨细石灰石粉的需水量比为100％。
实施例8：复合掺合料的配比为超细偏高岭土60％，高钙粉煤灰微珠25％，磨细石
灰石粉15％；在混凝土中替代30％水泥。超细偏高岭土的细度d50＝2.96μm，高钙粉煤灰微
珠的细度d50＝1.92μm，高钙粉煤灰微珠的化学组成中CaO的重量百分比为10.2％，磨细石
灰石粉的细度d50＝6.88μm，磨细石灰石粉的需水量比为100％。
实施例9：复合掺合料的配比为超细偏高岭土63％，高钙粉煤灰微珠29％，磨细石
灰石粉8％；在混凝土中替代30％水泥。超细偏高岭土的细度d50＝2.96μm，高钙粉煤灰微珠
的细度d50＝1.92μm，高钙粉煤灰微珠的化学组成中CaO的重量百分比为10.2％，磨细石灰
石粉的细度d50＝6.88μm，磨细石灰石粉的需水量比为100％。
实施例10：复合掺合料的配比为超细偏高岭土63％，高钙粉煤灰微珠25％，磨细石
灰石粉12％；在混凝土中替代30％水泥。超细偏高岭土的细度d50＝2.96μm，高钙粉煤灰微
珠的细度d50＝1.92μm，高钙粉煤灰微珠的化学组成中CaO的重量百分比为10.2％，磨细石
灰石粉的细度d50＝6.88μm，磨细石灰石粉的需水量比为100％。
实施例11：复合掺合料的配比为超细偏高岭土60％，高钙粉煤灰微珠30％，磨细石
灰石粉10％；在混凝土中替代20％水泥。超细偏高岭土的细度d50＝2.74μm，高钙粉煤灰微
珠的细度d50＝1.75μm，高钙粉煤灰微珠的化学组成中CaO的重量百分比为11.3％，磨细石
灰石粉的细度d50＝6.67μm，磨细石灰石粉的需水量比为97％。
实施例12：复合掺合料的配比为超细偏高岭土60％，高钙粉煤灰微珠30％，磨细石
灰石粉10％；在混凝土中替代30％水泥。超细偏高岭土的细度d50＝2.74μm，高钙粉煤灰微
珠的细度d50＝1.75μm，高钙粉煤灰微珠的化学组成中CaO的重量百分比为11.3％，磨细石
灰石粉的细度d50＝6.67μm，磨细石灰石粉的需水量比为97％。
对比例1：纯水泥混凝土，即不掺任何矿物掺合料。
对比例2：在混凝土中用粉煤灰替代20％水泥，粉煤灰符合《用于水泥和混凝土中
的粉煤灰(GBT1596-2005)》性能要求，为一级粉煤灰，比表面积364m2/kg。
对比例3：在混凝土中用粉煤灰替代30％水泥，粉煤灰符合《用于水泥和混凝土中
的粉煤灰(GBT1596-2005)》性能要求，为一级粉煤灰，比表面积364m2/kg。
对比例4：在混凝土中用矿渣替代20％水泥，矿渣复合《用于水泥中的粒化高炉矿
渣(GBT203-2008)》的性能要求，为S95级矿渣，比表面积432m2/kg。
对比例5：在混凝土中用矿渣替代30％水泥，矿渣复合《用于水泥中的粒化高炉矿
渣(GBT203-2008)》的性能要求，为S95级矿渣，比表面积432m2/kg。
性能对比：
本发明的各实施例与对比例的混凝土配合比参数：胶凝材料350kg/m3、砂840kg/
m3、碎石1060kg/m3、水154kg/m3。在减水剂掺量相同的情况下，测定新拌混凝土的坍落度。混
凝土成型后，在20℃、相对湿度大于95％的环境中养护3天，然后将混凝土置于干燥环境中
养护至28天，然后进行混凝土的抗氯离子渗透和抗硫酸盐侵蚀试验。混凝土抗氯离子渗透
性能根据ASTM C1202方法测定的电通量表征。混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能通过《GB/T
50082-2009普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》测定混凝土的抗压强度损失率来表
征。
1.新拌混凝土的坍落度如表1所示：
表1混凝土的坍落度(单位：厘米)
表1中对比例1为纯水泥混凝土，实施例1～12的坍落度均非常接近或大于对比例
1，说明用本发明配制的复合掺合料替代20％-30％水泥，不会对混凝土的工作性造成不利
影响。
2.混凝土的28天抗氯离子渗透性能如表2所示：
表2混凝土的电通量(单位：库仑)和渗透性等级
表2中对比例1～5的电通量均高于4000库伦，渗透性等级均为“高”，说明这四组混
凝土的抗氯离子渗透能力均很差，也说明在早期湿养护时间不充足的情况下，掺入粉煤灰
或矿渣对增强混凝土的抗氯离子渗透能力无效。实施例1～12的渗透性等级均为“中”，说明
掺入本发明配制的复合掺合料能明显增强混凝土的抗氯离子渗透能力，且掺量越大，电通
量越小，效果越明显。
3.混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能如表3所示：
表3混凝土经历120次硫酸盐溶液干湿循环的抗压强度损失率
表3中对比例1～5的强度损失率均接近于50％，这种情况下混凝土微结构遭受到
了非常严重的破坏，说明这5组混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力很差，也证明了在早期湿养护时
间不充足的情况下，掺入粉煤灰或矿渣对增强混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力效果微弱。实施
例1～5和实施例11的强度损失率低于25％，实施例6～10和实施例12的强度损失率低于
15％，说明掺入本发明配制的复合掺合料能明显增强混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力，且掺量
越大，效果越明显。