養(yǎng)護制度對地聚物水泥早期強度及其砂漿性能影響*

左李萍，蒙海寧，許彥明，張敏杰，陸小軍，伊立

（1. 鎮(zhèn)江建科建設(shè)科技有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212004；2. 江蘇鎮(zhèn)江建筑科學(xué)研究院集團股份有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212004）

0 引言

提高地聚物水泥早期的養(yǎng)護溫度和養(yǎng)護時間，能促進(jìn)其早期強度的形成和發(fā)展[1-3]。養(yǎng)護溫度過高會使地聚物水泥漿料內(nèi)部水分蒸發(fā)過快，產(chǎn)生裂縫，使后期強度產(chǎn)生倒縮現(xiàn)象[4-7]。地聚物水泥與硅酸鹽水泥一樣，在一定的范圍內(nèi)，提高其養(yǎng)護溫度和時間，能夠促進(jìn)其水化速率，有助于提高其早期強度。本文中將探討?zhàn)B護溫度和養(yǎng)護時間對地聚物水泥早期強度的影響，來制備早強、后期強度穩(wěn)定的地聚物水泥。最后將其最優(yōu)養(yǎng)護制度下制備的地聚物水泥來配制砂漿，并與普通硅酸鹽水泥配制的砂漿進(jìn)行性能比較。

1 試驗

1.1 原材料

（1）本試驗采用的偏高嶺土取自河北省靈壽縣，其化學(xué)成分見表1。

（2）選用鎮(zhèn)江諫壁電廠生產(chǎn)的Ⅱ級粉煤灰，其化學(xué)成分見表2。

表1 偏高嶺土化學(xué)成分 wt%

表2 粉煤灰的化學(xué)組成 wt%

（3）選用江南水泥粉磨公司生產(chǎn)的 S95 級磨細(xì)礦粉，其化學(xué)成分見表3。

表3 礦粉的化學(xué)組成 wt%

1.2 激發(fā)劑

（1）固體激發(fā)劑： NaOH 為分析純，純度在 95%以上。

（2）液體激發(fā)劑（硅酸鈉）：青島優(yōu)索化學(xué)科技有限公司生產(chǎn)，為半透明狀粘稠液體，其化學(xué)成分見表4，用 NaOH 和水調(diào)節(jié)至所要求的水玻璃模數(shù)。

表4 水玻璃技術(shù)指標(biāo)

1.3 試驗設(shè)備

本試驗所用設(shè)備型號及廠家見表5。

表5 試驗儀器

1.4 試驗配比設(shè)計

1.4.1 偏高嶺土基地聚物水泥養(yǎng)護制度的試驗設(shè)計

利用已確定的最優(yōu)配比，研究熱養(yǎng)護制度對地聚物水泥抗壓強度的影響，具體養(yǎng)護制度見表6 所示。

表6 熱養(yǎng)護制度試驗配比設(shè)計

1.4.2 地聚物水泥砂漿的配制

地聚物水泥配方詳見表7。其中，地聚物水泥組成是 80% 偏高嶺土＋5% 粉煤灰＋15% 礦粉。

表8 是地聚物水泥砂漿的配合比，加水量都為地聚物水泥砂漿質(zhì)量的 17%（這其中包括加入水玻璃的質(zhì)量）。準(zhǔn)確稱取水玻璃后，再加水至砂漿干重的 17%，然后加入地聚物砂漿中，攪拌均勻，再在振動臺上振搗密實而成，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護。

表7 地聚物水泥配合比

表8 地聚物水泥砂漿配比

1.4.3 普通預(yù)拌砂漿的配制

表9 是普通預(yù)拌砂漿的配合比，加水量都為砂漿干量的 17%。

表9 普通預(yù)拌砂漿配比

2 結(jié)果與討論

2.1 熱養(yǎng)護溫度對地聚物水泥早期強度的影響

表10 和圖1 是養(yǎng)護溫度對地聚物水泥強度的影響。由圖表可知，隨著溫度的上升，其 1d 強度增加明顯，但當(dāng)溫度上升到 80℃ 時雖然 1d 強度較高，但后期強度產(chǎn)生倒縮現(xiàn)象。這是由于養(yǎng)護溫度過高，使?jié){料的水分蒸發(fā)過快，產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致強度降低。在 40℃ 與60℃ 溫度下，其強度在各齡期均比 20℃ 的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護的強度高，且后期強度沒有明顯倒縮現(xiàn)象。

表10 熱養(yǎng)護溫度對抗壓強度的影響 MPa

圖1 熱養(yǎng)護溫度對抗壓強度的影響

2.2 熱養(yǎng)護時間對地聚物水泥早期強度的影響

表11 和圖2 的三張圖表明不同的養(yǎng)護時間對地聚物水泥抗壓強度的影響。由圖表中可以看出：在 40℃熱養(yǎng)護條件下，隨著養(yǎng)護時間的增加，其強度也隨之增加，其后期強度發(fā)展與 20℃ 標(biāo)養(yǎng)一致，說明在 40℃ 的養(yǎng)護溫度下，地聚物水泥的水化速率增加，但是并沒有損害到其自身結(jié)構(gòu)，因而不會產(chǎn)生強度倒縮現(xiàn)象。在 60℃ 養(yǎng)護下，地聚物水泥在 3d 時，強度基本停止增長，養(yǎng)護 4h 的強度甚至在 28d 出現(xiàn)強度的倒縮。在80℃ 養(yǎng)護下，1d 的抗壓強度達(dá)到最高值，之后強度逐漸開始出現(xiàn)倒縮的現(xiàn)象，養(yǎng)護時間越長，倒縮現(xiàn)象越明顯。

表11 熱養(yǎng)護時間對地聚物水泥強度的影響 MPa

2.3 兩種砂漿性能對比

兩種砂漿的性能對比見表12。由表12 可知，地聚物水泥砂漿和普通砂漿的各強度等級的 28d 抗壓強度相差不大，地聚物水泥砂漿的強度略高于普通砂漿。但在7d 強度時地聚物水泥砂漿的強度明顯高于普通砂漿的強度，說明地聚物水泥砂漿具有較高的早期強度。地聚物水泥砂漿也具有較好的保水率，較低的 28d 收縮率，粘結(jié)強度也優(yōu)于普通水泥砂漿。

圖2 不同的養(yǎng)護時間對地聚物水泥抗壓強度的影響

2.4 兩種砂漿高溫后的強度對比

選取 EPM5.0、EPM10.0、DPM5.0 和 DPM10.0 在100、300、500、700 和 800℃ 后的抗壓強度試驗。試驗采用高溫電阻爐加熱，加熱速度為 5℃/min，加熱到指定溫度后恒溫 60min，然后冷卻至室溫。

表12 兩種砂漿的基本性能

表13 和圖3 分別給出了地聚物水泥砂漿 5.0、10.0及普通砂漿 5.0、10.0，抗壓強度隨溫度變化的關(guān)系曲線。可以看出，地聚物水泥砂漿在 100～300℃ 間抗壓強度迅速下降，之后強度衰減的速度有所減緩，尤其是在 300～500℃ 間抗壓強度基本沒有變化。在 800℃高溫后，地聚物水泥砂漿的抗壓強度保留了常溫時的62.8%，普通砂漿的抗壓強度保留值為常溫時的 25%。

表13 兩種砂漿強度對比

3 小結(jié)

（1）當(dāng)養(yǎng)護溫度在 60℃ 以下時，隨著養(yǎng)護時間的增加，地聚物水泥強度呈增長趨勢；當(dāng)養(yǎng)護溫度超過60℃ 時，地聚物水泥內(nèi)部有較多裂縫產(chǎn)生，導(dǎo)致后期強度出現(xiàn)明顯的倒縮現(xiàn)象。

圖3 地聚物水泥砂漿和普通砂漿高溫抗壓強度比較

（2）地聚物水泥砂漿具有較高的早期強度，地聚物水泥砂漿具有較好的保水率，粘結(jié)強度也優(yōu)于普通水泥砂漿。

（3）無論是在常溫下還是高溫后，地聚物水泥砂漿的抗壓強度均高于普通砂漿，在經(jīng)歷 800℃ 高溫后，地聚物水泥砂漿的抗壓強度保留了常溫時的 62.8%，普通砂漿保留值為常溫時的 25%。

[1]施惠生.土聚水泥制備的探索試驗與研究[J].水泥技術(shù)，2005,(4)∶ 15.

[2]鄭娟榮，譚維組.地聚物材料的研究進(jìn)展[J].新型建筑材料，2002,(4)∶ 11.

[3]李漢旺，夏振保.利用高嶺土化閃長巖燒制空心磚[J].磚瓦，2005(7)∶ 29-30.

[4]金漫彤，溫金寶，陳健.無機聚合新材料研究進(jìn)展[A].中國水利學(xué)會首屆靑年科技論壇論文集[C].深訓(xùn)，2003∶ 257.

[5]Lucas P, Baba M, Lacoste J, et al. Crosslinking of dienic elastomers resulting from ageing∶X-ray diffraction and refractometry measurements [J]. Polymer Degradation and Stability, 2002, 76(3)∶ 449-453.

[6]蒙海寧，朱祥，左李萍，等.偏高嶺土基土聚物水泥的制備及性能研究[J].磚瓦，2017(5)∶ 36-39.

[7]趙耀芳.堿激發(fā)固硫灰地聚物制備透水磚的工藝研究[J].商品混凝土，2017(9)∶ 41-43.