養(yǎng)護(hù)制度對特種水泥砂漿性能影響研究

宋 福，蘭英靜，孫成曉，高 萌

（1.神華新準(zhǔn)鐵路公司，鄂爾多斯 017000；2.內(nèi)蒙古科技大學(xué)，包頭 014010）

特種水泥砂漿具有早期強(qiáng)度發(fā)展快、耐久性好、和易性好、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，可用作高強(qiáng)修補(bǔ)砂漿、加固、粘結(jié)材料、高強(qiáng)預(yù)制構(gòu)件、墻體、屋面板板底抹面、填充絕緣子使之永久連接，還可用做灌漿砂漿。

我國的砂漿與國外相比，強(qiáng)度低、耐久性差，目前國外一些研究人員仍在不斷進(jìn)行高強(qiáng)砂漿的力學(xué)性能研究以及高強(qiáng)高性能砂漿的研究，而我國對高強(qiáng)混凝土的研究方興未艾，對高強(qiáng)高性能砂漿的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。因此該文研究了特種砂漿在不同養(yǎng)護(hù)制度下強(qiáng)度發(fā)展變化規(guī)律以及不同養(yǎng)護(hù)制度對砂漿后期收縮性能的影響。

1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)材料

1）水泥：大連小野田PⅡ52.5R，水泥的物理性能見表1。

表1 小野田水泥的物理性能

2）硅灰：產(chǎn)于寧夏，28d活性指數(shù)94%，SiO2含量93%。

3）砂子：產(chǎn)于達(dá)旗，粒徑為0.6～1.2mm。

4）水：普通自來水，符合JGJ63—2006標(biāo)準(zhǔn)要求。

5）外加劑：產(chǎn)于包頭市鋼鹿建材公司的聚羧酸，性能良好，符合GB 8076—2008標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用膠砂比2∶1，水膠比0.28，具體配合比如表2所示，用砂漿攪拌機(jī)攪拌均勻后裝入40mm×40mm×160mm的試模中，24h脫模后將試件放入溫度為（20±2）℃、相對濕度為95%的養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)。

表2 特種砂漿配合比 kg/m3

烘養(yǎng)是將成型1h后的試件包膜放入60℃烘箱中烘制養(yǎng)護(hù)。

水養(yǎng)是將烘養(yǎng)后拆模的試塊放入60℃水中養(yǎng)護(hù)。

表面密封養(yǎng)護(hù)是24h拆模后用石蠟將試件的四周密封，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境（溫度20℃左右，濕度30%左右）中養(yǎng)護(hù)。

收縮率的測定按照GB 23493—2009的試驗(yàn)方法進(jìn)行。試件尺寸為25mm×25mm×280mm，終凝2 h后拆模測初始長度。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 烘制時(shí)間對水泥砂漿的影響

烘制養(yǎng)護(hù)是通過提高養(yǎng)護(hù)溫度來激發(fā)膠凝材料的活性，促進(jìn)水化進(jìn)程，使強(qiáng)度在短時(shí)間內(nèi)快速提高。烘制養(yǎng)護(hù)的時(shí)間決定了砂漿強(qiáng)度的最終結(jié)果，因此，該文研究不同烘制時(shí)間下砂漿的強(qiáng)度增長規(guī)律、特點(diǎn)，確定合理的快速養(yǎng)護(hù)方式。試驗(yàn)結(jié)果如圖1、表3所示。

表3 養(yǎng)護(hù)制度對砂漿強(qiáng)度的影響

由圖1及表3的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出：

1）烘制時(shí)間從4h到6h時(shí)，試件的抗折、抗壓強(qiáng)度成倍增加，6h后砂漿強(qiáng)度增長減緩。

2）在相同養(yǎng)護(hù)溫度、相同養(yǎng)護(hù)時(shí)間條件下，隨著早期烘制時(shí)間的增加砂漿抗折強(qiáng)度降低，烘養(yǎng)5h水養(yǎng)39h的抗折、抗壓強(qiáng)度較高。

3）砂漿在60℃中養(yǎng)護(hù)44h的強(qiáng)度能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)11d強(qiáng)度，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d強(qiáng)度的90%左右。

以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，隨烘制時(shí)間的增加，砂漿強(qiáng)度迅速增長，這是因?yàn)楦邷貢r(shí)水泥水化加速，水化產(chǎn)物增加，砂漿強(qiáng)度迅速提高。早期烘制時(shí)間越長砂漿抗折強(qiáng)度越低，這是因?yàn)樯皾{內(nèi)部的水轉(zhuǎn)變成氣態(tài)并形成氣泡，在砂漿內(nèi)部形成貫穿空隙，從而影響砂漿的抗折強(qiáng)度。為減少烘制時(shí)間對砂漿抗折強(qiáng)度的影響可以延長砂漿成型后的靜養(yǎng)時(shí)間，靜養(yǎng)時(shí)間延長可以減少砂漿內(nèi)部空隙，從而減少強(qiáng)度損失。

2.2 養(yǎng)護(hù)制度對水泥砂漿收縮的影響

試驗(yàn)研究了標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)自然養(yǎng)護(hù)、自然養(yǎng)護(hù)、先烘養(yǎng)后標(biāo)養(yǎng)3種養(yǎng)護(hù)方式對特種砂漿后期收縮的影響，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 養(yǎng)護(hù)制度對砂漿收縮的影響

由表4的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出：

1）在水中養(yǎng)護(hù)時(shí)試件膨脹，水中7d的膨脹率最大，7d從水中取出后自然養(yǎng)護(hù)時(shí)試件膨脹率減小，到21d時(shí)試件已有收縮，30d后試件收縮速度減少。

2）自然養(yǎng)護(hù)的試件從一開始就出現(xiàn)收縮，在30d前收縮速度較快，30d后收縮基本趨于平穩(wěn)。自然養(yǎng)護(hù)56d的收縮值是標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)自然養(yǎng)護(hù)的2倍。說明如果構(gòu)件成型后不及時(shí)養(yǎng)護(hù)構(gòu)件會出現(xiàn)較大收縮，增加出現(xiàn)裂縫的機(jī)會，因此我們應(yīng)該注重構(gòu)件的早期養(yǎng)護(hù)。

3）先烘養(yǎng)后標(biāo)養(yǎng)的試件膨脹率小，30d、56d的收縮率比標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的收縮率大，說明早期烘養(yǎng)影響膨脹率，且后期收縮較大。

由于文中采用膠砂比2∶1，因此試驗(yàn)測得的自由收縮率較大。砂漿、混凝土的收縮主要集中在終凝之前，該文限于實(shí)驗(yàn)室條件僅測定了砂漿硬化后的收縮，其他數(shù)據(jù)有待進(jìn)一步完善研究。

2.3 表面密封養(yǎng)護(hù)對水泥砂漿收縮的影響

該文又研究了表面密封養(yǎng)護(hù)對砂漿收縮率的影響，試驗(yàn)對比了自然養(yǎng)護(hù)和表面密封養(yǎng)護(hù)砂漿的收縮率，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

由圖2可以看出：1）標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)與表面密封養(yǎng)護(hù)試件28 d前的收縮較大，28d后收縮增加幅度減小。2）試件表面密封后砂漿收縮率明顯降低，且隨著齡期的增加密封養(yǎng)護(hù)比自然養(yǎng)護(hù)的收縮率降低越多。

表面密封養(yǎng)護(hù)減少收縮的主要原因是表面封蠟后減弱了內(nèi)部水分通過毛細(xì)孔向外蒸發(fā)，因此減弱了由于毛細(xì)管張力引起的不可逆干燥收縮。同時(shí)試塊封蠟后阻礙了大氣中的CO2與水泥的水化產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的碳化收縮。

在小構(gòu)件工程中，有條件的話可以封蠟密封養(yǎng)護(hù)減少小構(gòu)件的收縮等問題，增加構(gòu)筑物的耐久性，減少由于結(jié)構(gòu)耐久性不足帶來的損失，保證結(jié)構(gòu)物的使用壽命，減少修補(bǔ)、加固等經(jīng)濟(jì)損失。

3 結(jié) 論

a.烘養(yǎng)時(shí)間增加，水泥砂漿強(qiáng)度迅速增長，在總養(yǎng)護(hù)時(shí)間相同時(shí)，烘養(yǎng)時(shí)間增加砂漿的抗折強(qiáng)度下降。

b.自然養(yǎng)護(hù)的收縮率最大，是標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的2倍。

c.先烘養(yǎng)后標(biāo)養(yǎng)的試件膨脹率小，30d、56d的收縮率比標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的收縮率大。

d.表面密封養(yǎng)護(hù)可以明顯減小水泥砂漿的收縮率。

［1］ 楊 娟.高強(qiáng)度水泥砂漿的試驗(yàn)［J］.電瓷避雷器，2005.

［2］ 謝建國，錢端芬.超高強(qiáng)度硅酸鹽水泥砂漿［J］.電瓷避雷器，1996（4）：21－28.

［3］ 莊其昌，金祖權(quán).高強(qiáng)砂漿制備技術(shù)研究［J］.混凝土與水泥制品，2010（1）：50－52.