硫鋁酸鹽水泥混凝土與普通硅酸鹽水泥混凝土耐久性能對比研究

閆洪昌，劉召朋

（1. 山東魯碧建材有限公司，山東 萊蕪 271100；2. 沂水縣魯碧混凝土有限公司，山東 臨沂 276000）

0 前言

硫鋁酸鹽水泥自誕生以來，以其早強、高強、高抗滲、高抗凍、耐蝕、低堿度等特點在各種重大或特大或特殊工程（如水下工程、沿海大橋、寒冷地區、搶修路面等）中得到的推廣應用[1-5]，尤其是在冬季施工、水工工程、修補工程等特殊工程中應用，更發揮出了硫鋁酸鹽水泥優良的特點。但是，目前硫鋁酸鹽水泥混凝土相關研究報道還是有限[6-8]。

本文主要研究硫鋁酸鹽水泥與普通硅酸鹽水泥兩種不同品種水泥混凝土耐久性能（抗凍性和抗碳化性等性能）的差別。

1 試驗原材料與試驗儀器

1.1 試驗原材料

硫鋁酸鹽水泥（R·SAC42.5），河南市鄭州市產；普通硅酸鹽水泥（P·O42.5），河南省三門峽紅獅水泥廠產；S95 級礦渣，河南洛陽鋼廠產；Ⅰ級粉煤灰，河南洛陽電廠產；黃砂，細度模數為 2.80，含泥量 1.10%，為河南洛陽某砂廠產；石子，5～10mm 和10～25mm 兩級配碎石按一定比例搭配，河南洛陽某石料廠產；水為普通自來水。R·SAC42.5、P·O42.5、礦物摻合料礦渣和粉煤灰的化學成分見表 1 所示；R·SAC42.5 和 P·O42.5 的實測性能指標見表 2 所示。

表 1 膠凝材料的化學成分分析

表 2 水泥的性能指標試驗結果

1.2 試驗儀器

混凝土攪拌機、水泥安定性測定儀、水泥凝結時間測定儀、膠砂攪拌機、膠砂振動臺、混凝土振動臺、抗壓強度試件試模、抗凍試件試模、萬能實驗壓力機、全自動抗凍儀和全自動碳化儀等。

2 試驗結果與分析

本文主要研究 R·SAC42.5 和 P·O42.5 兩種不同品種水泥混凝土耐久性能（抗凍性和抗碳化性等性能）的差別。其 R·SAC42.5 和 P·O42.5 的混凝土配合比及初始坍落度見表 3 所示。

2.1 硫鋁酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥混凝土抗凍性對比試驗研究

表 4 為 R·SAC42.5 和 P·O42.5 兩種不同品種水泥混凝土抗凍性能對比的試驗結果。

從表 4 中可知：在 R·SAC42.5 混凝土中，摻入礦物摻合料后，R·SAC42.5 混凝土的抗凍性降低比較明顯，不加礦物摻合料的空白樣（1#試樣）混凝土凍融循環可達 175 次；當摻入 20% 復摻礦物摻合料時，其混凝土凍融循環才達 75 次；而在 P·O42.5 混凝土中，摻入礦物摻合料后，其混凝土抗凍性稍有提高，不摻礦物摻合料的空白樣（3#試樣）混凝土凍融循環達 75 次，當摻入 20% 復摻礦物摻合料時，其混凝土凍融循環增加至 100 次。

從表 4 中還可以看出：當不摻礦物摻合料時，R·SAC42.5 混凝土的抗凍性高于相應 P·O42.5 混凝土的抗凍性；當摻入 20% 的礦物摻合料后，其 R·SAC42.5混凝土的抗凍性與 P·O42.5 混凝土（無礦物摻合料 3#）的抗凍性相當，但低于 P·O42.5 混凝土（20% 復摻 4#）的抗凍性。

表 3 兩種水泥混凝土配合比及初始坍落度

表 4 兩種水泥混凝土抗凍性能對比試驗結果

2.2 硫鋁酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥混凝土抗碳化性對比試驗研究

（1）R·SAC42.5 和 P·O42.5 兩種不同品種水泥混凝土碳化深度對比試驗研究。

圖 1 是 R·SAC42.5 和 P·O42.5 兩種不同品種水泥混凝土碳化深度對比的試驗結果。

從圖 1 中可知：當 R·SAC42.5 混凝土中不摻礦物摻合料時，其混凝土早期碳化深度低于不摻礦物摻合料的P·O42.5 混凝土的碳化深度，而其混凝土后期碳化深度高于不摻礦物摻合料的 P·O42.5 混凝土的碳化深度；但其混凝土早期和后期碳化深度都低于摻 20% 復摻礦物摻合料 P·O42.5 混凝土的碳化深度。

從圖 1 中還可以看出：當 R·SAC42.5 混凝土中摻20% 的礦物摻合料時，其混凝土早期和后期碳化深度明顯低于 P·O42.5 混凝土的碳化深度（不論是否摻礦物摻合料）；另外，P·O42.5 混凝土中摻入 20% 礦物摻合料后，其混凝土早期碳化深度變化不大，但其混凝土后期碳化深度高于不摻礦物摻合料的碳化深度。

圖 1 兩種水泥混凝土抗碳化深度對比試驗結果

（2）R·SAC42.5 和 P·O42.5 兩種不同品種水泥混凝土碳化前后強度對比試驗研究

圖 2 為 R·SAC42.5 和 P·O42.5 兩種不同品種水泥混凝土碳化前后強度對比的試驗結果。

從圖 2 中可知：無論是否摻礦物摻合料，R·SAC42.5 混凝土未碳化的強度都高于相應 P·O42.5 混凝土未碳化的強度，且都隨著養護齡期的延長而增加，但含礦物摻合料 R·SAC42.5 混凝土未碳化的強度低于無礦物摻合料 R·SAC42.5 混凝土未碳化的強度；而含礦物摻合料 P·O42.5 混凝土未碳化的強度卻高于無礦物摻合料 P·O42.5 混凝土未碳化的強度。

從圖 2 中還可以看出：無論是否摻礦物摻合料，R·SAC42.5 混凝土碳化的強度都高于相應 P·O42.5混凝土碳化的強度，含礦物摻合料 R·SAC42.5 混凝土碳化的強度高于含礦物摻合料 R·SAC42.5 混凝土未碳化的強度；而無論是否摻礦物摻合料，P·O42.5 混凝土碳化的強度都降低，但含礦物摻合料 P·O42.5 混凝土碳化的強度降低比較明顯。因此，R·SAC42.5 混凝土抗碳化能力高于相應 P·O42.5 混凝土抗碳化能力，含礦物摻合料 R·SAC42.5 混凝土抗碳化能力高于無礦物摻合料R·SAC42.5 混凝土抗碳化能力，含礦物摻合料 P·O42.5混凝土抗碳化能力低于無礦物摻合料 P·O42.5 混凝土抗碳化能力。

圖 2 兩種水泥混凝土碳化前后強度對比試驗結果

3 結論

（1）在 R·SAC42.5 混凝土中，摻入礦物摻合料后，R·SAC42.5 混凝土的抗凍性降低比較明顯；而在P·O42.5 混凝土中，摻入礦物摻合料后，其混凝土抗凍性稍有提高。

（2）R·SAC42.5 混凝土抗碳化能力高于相應P·O42.5 混凝土抗碳化能力，含礦物摻合料 R·SAC42.5混凝土抗碳化能力高于無礦物摻合料 R·SAC42.5 混凝土抗碳化能力，含礦物摻合料 P·O42.5 混凝土抗碳化能力低于無礦物摻合料 P·O42.5 混凝土抗碳化能力。