不同礦物摻合料對蒸養水泥膠砂力學性能的影響★

王杭輝 蔣元海 陳雅蘭 周博文 賴正韜 周光正

(嘉興學院，浙江 嘉興 314001)

0 引言

混凝土主要有蒸汽和標準兩種養護方式，蒸汽養護在我國的應用所占比例近70%。蒸汽養護能夠使混凝土在短期內獲得比較高的早期強度，并且縮短生產周期，但是也會造成水化產物不均勻、空隙結構粗化，對蒸養水泥膠砂品質、力學性能和耐久性造成一定的影響。影響蒸養水泥膠砂力學性能的因素有很多，其中包括水膠比、礦物摻合料和養護參數等。粉煤灰、礦渣等礦物摻合料具有潛在活性，能改善混凝土的耐久性，可以部分取代水泥。礦物摻合料能與水泥的水化產物氫氧化鈣發生二次水化反應，且高溫蒸養有利于水化反應的進行。因此礦物摻合料在蒸養水泥膠砂中的摻量有較大的提升空間。本文主要研究不同摻合料品種對蒸養水泥膠砂水化活性的影響。

1 膠砂試驗原材料

水泥：P.O42.5R普通硅酸鹽水泥(“雙獅”牌水泥)強度42.5 MPa，比表面積300 m2/kg，密度為3.13 g/cm3。

砂:標準砂。

摻合料：1)無錫金木土科技有限公司(以下簡稱“金木土”)；2)鎮江益杰特新材料科技有限公司(以下簡稱“益杰特”)。

2 摻合料活性指數試驗方法

2.1 水泥膠砂抗壓強度試驗

膠砂試體的抗壓強度按國家標準水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法)GB/T 17671—1999進行。

試驗中試塊制作、成型、破型采用ISO法，養護采用“2.1.4蒸養活性指數檢驗方法、2.1.5 試件制作及養護方法”。

設定蒸養水泥膠砂制品用摻合料膠砂試件蒸養的3 d，7 d，28 d的抗壓強度為R3，R7，R28和對比試塊的3 d，7 d，28 d的抗壓強度為R03，R07，R028。

2.2 水泥膠砂抗折試驗

膠砂試體的抗壓強度按水泥膠砂強度檢驗方法GB/T 17671—1999進行，設定蒸養水泥膠砂制品用摻合料膠砂試件蒸養的3 d，7 d，28 d的抗折強度為F3，F7，F28和對比試件的3 d，7 d，28 d的抗壓強度為F03，F07，F028。

2.3 水泥膠砂流動度試驗

水泥膠砂流動度的測定采用水泥膠砂流動度測定儀，按水泥膠砂流動度測定方法GB/T 2419—2005進行。將拌好的膠砂試樣分兩層迅速裝入試模，第一層裝至截錐圓模高度的2/3處，用小刀在相互垂直的兩個方向各劃5次，然后用搗棒由邊緣至中心均勻搗壓15次；隨后裝第二層膠砂，裝至高出截錐圓模約20 mm，用小刀在相互垂直的兩個方向各劃5次，然后用搗棒由邊緣至中心均勻搗壓10次，搗壓后膠砂應略高于試模；搗壓深度：第1層搗至膠砂高度的1/2，第2層搗實不應超過已搗實底層表面，裝膠砂和搗壓時不要使其移動。完畢刮平試模。將試模垂直輕輕提起，立刻開動跳桌，以每秒鐘一次的頻率(25±1)s內完成25次跳動。跳動完畢后，用卡尺測量膠砂底面直徑及其垂直方向的直徑，計算平均值，結果取整數。

2.4 蒸養活性指數檢驗方法

蒸養活性指數是指按GB/T 17671水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法)有關要求制備40 mm×40 mm×160 mm膠砂試體，采用90 ℃飽和水蒸氣養護5 h后，測定并計算受檢膠砂與對比膠砂同齡期的抗壓強度之比。

2.5 試件制作及養護方法

膠砂攪拌按GB/T 17671 的有關規定進行，攪拌完成后，進行膠砂成型標準養護，24 h后脫模，然后放入蒸汽養護箱。試件蒸養程序：升溫期(2 h)→恒溫期(90 ℃恒溫養護，養護時間5 h)→降溫期(2 h)三個階段，蒸養的熱介質為飽和水蒸氣。冷卻至室溫后，放入標準養護箱養護。

3 膠砂配合比

對比膠砂和試驗膠砂配比如表1所示。

表1 膠砂配比 g

4 試驗結果與分析

4.1 抗壓強度

90 ℃蒸養膠砂抗壓強度見表2。

表2 90 ℃ 蒸養膠砂抗壓強度

分別對比上述兩種膠砂試件與對比試塊的抗壓強度及其隨齡期的變化規律。

根據表2，圖1的實驗結果，可以看出蒸汽養護后標準養護3 d時沒 有加入摻合料的空白對比組的樣品試塊的抗壓強度最大。隨著標準養護的時間增加，到了第7天時，各組試塊強度均有增加。其中益杰特的強度增加的最多，其強度已經高于對比樣品。標準養護到28 d時，加入摻合料的兩組試塊強度均大于對比試塊，且強度提升明顯。

試驗結果表明，經過90 ℃常壓蒸養再繼續進行28 d標養后的膠砂試件抗壓強度較對比試塊有所提高，且益杰特比金木土的效果好。

4.2 抗折強度

表3 90 ℃ 蒸養膠砂抗折強度

不同摻合料下膠砂試塊抗折強度檢測結果如表3,圖2所示。從表 3中可以看出，各組試塊3 d強度均達到標準膠砂抗折強度值，且隨著時間的增加，不同摻合料對試塊強度增加較對比試塊都有不同幅度的提高，益杰特開始時影響較小，強度提高較少。隨著時間的推移提升益杰特的強度增長加快。標準養護28 d后益杰特的抗折強度最好。

試驗結果表明，經過90 ℃常壓蒸養再繼續進行28 d標養后的膠砂試件抗折強度較對比試塊有所提高。

4.3 活性指數

表4 90 ℃ 溫度下摻合料膠砂蒸養活性指數

不同摻合料下膠砂試塊蒸養活性指數結果如表4所示。對比90 ℃下兩種不同摻合料的膠砂及對比膠砂分別在3 d,7 d,28 d時的蒸養活性指數。試驗結果表明，添加了摻合料膠砂試塊蒸養活性指數均有提升，通過蒸養活性指數可以看出益杰特的活性均高于金木土的實驗樣品。

4.4 摻合料膠砂流動度

國標GB/T 2419—2005代替GB/T 2419—94中華人民共和國國家標準:水泥膠砂流動度測定方法介紹了關于水泥膠砂流動度測定方法，其中表示：水泥膠砂流動性的一種量度，在一定加水量下，流動度取決于水泥的需水性。流動度以水泥膠砂在流動桌上擴展的平均直徑(mm)表示。測定水泥膠砂流動度可以由水泥膠砂流動度測定儀來測定水泥的需水性。

4.5 膠砂流動度比

表5 摻合料膠砂流動度值 mm

膠砂流動度比=水泥膠砂流動度對照組/水泥膠砂流動度標準組×100%。

表6 品種摻合料膠砂流動度比

比較添加了摻合料的砂漿試塊和對比試塊，試驗結果見表5，表6，通過表中數據可以看出較對比試塊的流動度，金木土試塊流動度下降了6.1%，益杰特試塊下降了4.3%。試驗結果表明，膠砂試塊添加了摻合料，摻合料會取代部分水泥，加強各成分之間的粘結性，降低了水泥膠砂的流動度。

5 結語

在試驗和理論分析的基礎上，本文通過對膠砂試驗來分析膠砂試塊的抗壓強度，抗折強度，活性指數，膠砂流動性結果的數據分析的基礎上，得出的主要結論如下：

1)本文實驗方案的實驗結果是合理的。

a.通過實驗獲得的抗壓強度，抗折強度，流動性數據有效幫助試驗分析數據并歸納總結；

b.隨著養護齡期的增加，益杰特摻合料對抗壓強度、抗折強度的影響都較金木土摻合料大一些；

c.加入摻合料的蒸養膠砂試件的抗壓強度，抗折強度均有提高，膠砂流動性有所降低，有利于水化活性的提升。

2)本試驗所制的蒸養膠砂試塊均符合水泥膠砂配合比及養護制度且通過實驗驗證各項指標均符合要求。

3)通過不同摻合料的膠砂試塊的試驗研究，驗證了不同摻合料對蒸養水泥膠砂水化活性的影響，對實驗取得了一定成果，但摻合料在蒸養水泥膠砂的研究應用上還有很多的空間，例摻合料最優配合比、不同摻合料的養護條件等，這些方面都是不同摻合料蒸養水泥膠砂實用性研究的關鍵，需要我們不斷探索。

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