混凝土水化熱的研究

曾明鳴，劉軼平

(黑龍江省交通科學研究所)

1 粉煤灰對水泥水化熱的影響

對于許多混凝土大體積工程，最主要的性能要求是水化熱溫升要低，抗裂性要好。針對大體積混凝土的特點，在混凝土的配制中主要采取了以下措施:(1)采用緩凝高效減水劑，以降低混凝土單位用水量和膠凝材料用量;(2)采用高粉煤灰摻量，以進一步降低混凝土中的水泥含量，延緩水化熱的發生過程。粉煤灰摻量對水泥水化熱的影響見表1、圖1。

表1 不同粉煤灰摻量水泥水化熱

圖1 不同粉煤灰摻量水泥水化熱過程圖

從以上圖表可以看出，混凝土中粉煤灰摻量越高，水化熱降低的越多，當粉煤灰摻量為40％以上時，混凝土中水泥水化熱總量減少20％以上，摻粉煤灰對混凝土的溫度控制和抗裂能力的提高有積極意義。

通常粉煤灰的摻入不但可以降低水化溫升，還可以減小自生收縮;但也有試驗發現，摻量為10％時，有的粉煤灰減小自生收縮，有的則增大了自生收縮;而不同細度時粉煤灰對自生收縮的影響的研究還很少。本試驗結果見圖2，FA-10～FA-40與基準混凝土相比可見，隨著粉煤灰摻量的增加，混凝土自生收縮明顯減小。粉煤灰摻量10％～40％對混凝土1d時自生收縮減小分別為9.4％、29.7％、40.6％、45％，28d自生收縮減少分別為6.2％、13.8％、20.5％和26％。可見摻入粉煤灰對早齡期內自生收縮的減少作用非常明顯，這對于防止或減少混凝土早期開裂非常重要。

三種不同細度粉煤灰摻量為20％時混凝土的自生收縮對比可見，細度越大，自生收縮值也越大;比表面積為655m2/kg的超細灰FFA在1d時可使自生收縮降低16％，而1d后其收縮發展速度高于基準混凝土，到28d時自生收縮值比基準混凝土僅低5％左右。

圖2 粉煤灰對混凝土早期自生收縮的影響

為進一步研究粉煤灰、硅灰對混凝土水化熱的影響，分別對不同摻量的粉煤灰混凝土試件在密封條件下的溫升進行對比試驗。試驗結果如圖3所示。從圖中可以明顯看出:粉煤灰摻量從0％增加至40％，混凝土溫度逐漸降低，粉煤灰和硅灰復摻，溫升最小。

圖3 密封條件下摻合料混凝土中平均溫升

2 高效減水劑與粉煤灰雙摻對水泥水化熱的影響

水化熱試驗將摻入I級灰，中熱水泥摻灰量為0～50％，低熱水泥摻灰量為0～30％。

(1)ZB-1A高效減水劑。

摻ZB-1A時，低熱水泥摻10％、20％粉煤灰和二種中熱水泥摻20％、40％粉煤灰的各齡期水化熱相對于各水泥的基準水化熱的百分數列于表2。由表2可發現，三種水泥中摻ZB-1A和I級粉煤灰后，各齡期的水化熱均有不同程度下降，降幅與水泥品種和粉煤灰摻量相關，對中熱早期有明顯的降低水化熱峰值、延緩峰值發生時間的作用。

(2)ZB-1高效減水劑。

摻ZB-l時，低熱水泥摻10％、20％粉煤灰和二種中熱水泥摻20％、40％粉煤灰的各齡期水化熱相對于各水泥的基準水化熱的百分數列于表3。由表3可發現，摻ZB-1的三種水泥隨粉煤灰摻量的增加，早期水化熱明顯降低，水化放熱速率曲線中加速期峰值顯著降低，潛伏期較不摻時延長;雙摻較不摻的降熱作用明顯，對三種水泥均有顯著的降峰效應。

表2 ZB-1A對摻粉煤灰水泥水化熱的降熱作用

表3 ZB-l對摻粉煤灰水泥水化熱的降熱作用

(3)高效減水劑FE-B、R561和木鈣。

摻FE-B、R561和木鈣時，低熱水泥摻10％、20％粉煤灰和中熱水泥摻20％、40％粉煤灰的各齡期水化熱相對于各水泥的基準水化熱比值的百分數列于表4。由表4可發現，①FE-B雙摻二種水泥隨粉煤灰摻量的增加，其降熱、降峰效應顯著，對水泥無明顯選擇性。粉煤灰摻量高時，水化放熱速率曲線中幾乎無峰值出現。其水化熱曲線甚至優于木鈣。②R561雙摻對低熱水泥有明顯的潛伏期平臺，初凝時間很長，有顯著的降熱、降峰作用;但它對中熱水泥無明顯的潛伏期平臺，當粉煤灰摻量高時，有一定的降熱、降峰效應。③木鈣雙摻對葛中熱水泥有很好的降熱、降峰效果，摻40％粉煤灰時放熱速率曲線無明顯峰值。

表4 FE-B、R561和木鈣對摻粉煤灰水泥水化熱的降熱作用