養(yǎng)護溫度和礦物摻合料對蒸養(yǎng)混凝土脆性的影響

李 廣，李北星，黃 安，鄧俊雙

(1.江西省交通工程集團有限公司,南昌 330000；2.武漢理工大學(xué)硅酸鹽建筑材料國家重點實驗室，武漢 430070)

0 引 言

在混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的工廠化預(yù)制生產(chǎn)過程中，為了加快模具周轉(zhuǎn)速度，提高生產(chǎn)效率，通常會采用蒸汽養(yǎng)護方法促進(jìn)混凝土早期強度快速發(fā)展。蒸汽的濕熱作用在加速水泥水化速率的同時，也會造成蒸養(yǎng)混凝土與普通混凝土微結(jié)構(gòu)的差異，如蒸養(yǎng)混凝土的水化產(chǎn)物分布不均勻、內(nèi)部孔隙粗化、裂隙增多、腫脹變形等熱損傷效應(yīng)[1-5]，這些差異可能給蒸養(yǎng)混凝土后期性能帶來不利影響。Ramezanianpour等[6]、蘇揚等[7]、He等[8-9]、Shi等[10]、田耀剛[11]、賀炯煌等[12]、黃安等[13]研究了蒸養(yǎng)制度和礦物摻合料對混凝土強度和耐久性的影響，發(fā)現(xiàn)蒸養(yǎng)顯著提高了混凝土的早期強度，但導(dǎo)致混凝土后期強度增進(jìn)率降低或長期性能下降、表面開裂、脆化而缺棱掉角、表面吸水率增大、抗氯離子滲透性和抗凍性變差等問題。目前，對于蒸養(yǎng)混凝土的脆性研究很少。謝友均等[14]研究發(fā)現(xiàn)，養(yǎng)護溫度的升高增多了蒸養(yǎng)混凝土的內(nèi)部缺陷，導(dǎo)致蒸養(yǎng)混凝土在沖擊荷載作用下的峰值應(yīng)力顯著降低。婁本星等[15]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)養(yǎng)護溫度大于 45 ℃時，隨著養(yǎng)護溫度的增加，混凝土的力學(xué)性能和斷裂性能逐漸降低。脆性的實質(zhì)是混凝土在斷裂臨界點之前內(nèi)部積累的最大彈性能快速轉(zhuǎn)變?yōu)榱芽p斷裂表面能的能量轉(zhuǎn)換過程。混凝土是一種準(zhǔn)脆性材料，脆性是阻礙混凝土在工程中廣泛應(yīng)用的主要因素之一，隨著混凝土強度的增大，脆性破壞的趨勢增大[16]。影響混凝土脆性的因素很多，微觀上主要有水化產(chǎn)物組成與形貌、內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)和孔隙率、界面過渡區(qū)微結(jié)構(gòu)和性能、內(nèi)部微裂縫等，宏觀上包括原材料、配合比和制備工藝等[17]。本文通過混凝土的脆性系數(shù)(壓折強度比)和沖擊韌性指標(biāo)來評價混凝土的脆性，以強度等級C55混凝土為試驗對象，研究了養(yǎng)護溫度和礦物摻合料對其脆性的影響，從水泥水化產(chǎn)物微觀形貌和孔結(jié)構(gòu)角度分析了蒸養(yǎng)過程的熱效應(yīng)所致混凝土脆化現(xiàn)象的作用機制，所得結(jié)果可為改善蒸養(yǎng)混凝土預(yù)制構(gòu)件的脆性提供參考。

1 實 驗

1.1 原材料與配合比

水泥(C)：52.5普通硅酸鹽水泥，3、28 d抗壓強度分別為34.1、57.8 MPa，比表面積為342 m2/kg；粉煤灰(F)：F類Ⅰ級，細(xì)度(45 μm方孔篩篩余)為8.1%，需水量比為94%，28 d活性指數(shù)為76%；粒化高爐礦渣粉(K)：S95級，比表面積為418 m2/kg，流動度比為98%，7、28 d膠砂活性指數(shù)分別為77%、99%；粗骨料(G)：石灰?guī)r碎石，5～20 mm粒級，由(5，10]、(10,20] mm粒級按質(zhì)量比2 ∶8級配而成，壓碎指標(biāo)為14.4%，含泥量為1.0%；細(xì)骨料(S)：河砂，細(xì)度模數(shù)為2.5，含泥量為0.8%；拌合水(W)：自來水；外加劑(PCA)：聚羧酸高性能減水劑，固含量為21%。

表1為試驗用的兩個C55強度等級混凝土配合比，CF12K18混凝土摻有12%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)粉煤灰和18%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)礦渣粉，C0混凝土中不摻任何摻合料。出于試驗的簡便性考慮，在研究養(yǎng)護溫度對混凝土脆性的影響時，采用了與混凝土具有相同膠凝材料組成和水膠比的砂漿進(jìn)行試驗，砂漿配合比見表2。

表1 混凝土配合比Table 1 Mix proportion of concrete

表2 砂漿配合比Table 2 Mix proportion of mortar

1.2 試件制作及養(yǎng)護方案

1)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護：砂漿試件成型后，先置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護箱中，待24 h后拆模并放入溫度(20±1) ℃的水中養(yǎng)護至規(guī)定齡期；混凝土試件成型后，表面覆蓋塑料薄膜置于(20±2) ℃、相對濕度≥95%的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護室中，待24 h后拆模并繼續(xù)置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護室中養(yǎng)護至相應(yīng)試驗的齡期。

2)蒸汽養(yǎng)護：試件成型后，表面覆蓋塑料薄膜先在常溫(20±2) ℃預(yù)養(yǎng)4 h，之后帶模置于蒸汽養(yǎng)護箱中進(jìn)行蒸養(yǎng)，升溫速率維持在10～15 ℃/h，恒溫時間為6 h，恒溫溫度分別為45、55、65和75 ℃，試件蒸養(yǎng)結(jié)束后采用自然降溫，降溫速率為15～20 ℃/h，降至室溫后立即拆模，并繼續(xù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護至規(guī)定的性能試驗齡期。

1.3 測試方法

本試驗采用脆性系數(shù)和沖擊韌性作為混凝土脆性的評價指標(biāo)，脆性系數(shù)定義為混凝土抗壓強度與抗折強度的比值。混凝土的脆性系數(shù)越小，則其脆性越低。

砂漿抗壓、抗折強度測試參照《水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法)》(GB/T 17671—2021)進(jìn)行，試件尺寸為40 mm×40 mm×160 mm，強度試驗齡期分別為1、7、28 d。

混凝土抗壓、抗折強度試驗依據(jù)《混凝土物理力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50081—2019)進(jìn)行，強度試驗齡期分別為1、7、28、56 d。抗壓強度試件尺寸為100 mm×100 mm×100 mm，抗壓強度換算系數(shù)0.95；抗折強度試件尺寸為100 mm×100 mm×400 mm，抗折強度換算系數(shù)為0.85。

混凝土沖擊韌性試驗采用ACI 544委員會推薦的落錘沖擊試驗方法[18]，即將4.5 kg的鋼球提升到457 mm高處后自由落下?lián)舸蛟谠嚰醒耄曰炷恋臎_擊韌性(即抗沖擊功)作為試件的抗沖擊荷載能力。沖擊試驗用試件尺寸為φ152 mm×63.5 mm圓柱體，6個試件為一組，以平均值作為測試結(jié)果。混凝土的沖擊韌性按式(1)計算：

W=Nmgh

(1)

式中：W為沖擊韌性，N·m；N為沖擊次數(shù)；m為沖擊錘的質(zhì)量，kg；g為重力加速度，取9.8 m/s2；h為沖擊錘下落高度，m。

數(shù)學(xué)起源于日常生活和生產(chǎn)實際，而生活實例又生動又具體，因此用貼近學(xué)生生活實際或為學(xué)生所喜聞樂見的學(xué)習(xí)材料，把學(xué)生熟悉、感興趣的實例作為認(rèn)識的背景材料，導(dǎo)入課題，不僅使學(xué)生感到親切、自然，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且能盡快喚起學(xué)生的認(rèn)知行為，促成學(xué)生主動思考，為課堂的后繼學(xué)習(xí)作好準(zhǔn)備。如北師大版數(shù)學(xué)七年級(下)“兩直線的位置關(guān)系”第二課時中，我在上課開始時，投影屏幕上滾動播放一組圖片，其中含有垂線形象，簡潔明快，配以舒緩的背景音樂。簡潔明快的圖片有利于抽象出垂線形象，喚起學(xué)生已有知識水平中對垂線的認(rèn)識，舒緩的音樂能夠平息課間躁動，在視聽結(jié)合的環(huán)境中，以愉悅的心情盡快進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。

混凝土試樣水化產(chǎn)物微觀形貌采用 Quanta 450FEG場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)觀察，孔結(jié)構(gòu)采用AutoPore Iv 9510高性能全自動壓汞儀測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 養(yǎng)護溫度和礦物摻合料對砂漿脆性系數(shù)的影響

表3是摻與不摻礦物摻合料的兩組砂漿在不同養(yǎng)護溫度(20、45、55、65和75 ℃)條件下的抗壓和抗折強度試驗結(jié)果，圖1是砂漿脆性系數(shù)隨養(yǎng)護溫度變化的曲線。

表3 不同養(yǎng)護溫度下砂漿的強度Table 3 Strength of mortars at different curing temperature

由表3和圖1可知：

1)隨著蒸養(yǎng)溫度的升高，兩個配比的砂漿脆性系數(shù)均呈增大趨勢。與20 ℃養(yǎng)護相比，養(yǎng)護溫度為45、55、65、75 ℃下的M0砂漿28 d脆性系數(shù)分別增加了17.9%、22.0%、22.9%、28.9%，MF12K18砂漿28 d脆性系數(shù)分別增加了0.9%、6.2%、14.5%、19.4%。以上結(jié)果說明隨著蒸養(yǎng)溫度的升高，砂漿的脆性逐漸增加。這主要是由于隨養(yǎng)護溫度的增加，砂漿的早期強度尤其是1 d強度快速增長，但后期強度逐漸下降，且28 d抗折強度隨養(yǎng)護溫度升高而降低的趨勢要顯著大于28 d抗壓強度的降低趨勢。

2)隨著養(yǎng)護齡期的延長，相同溫度下砂漿的脆性系數(shù)總體呈增大趨勢(20 ℃標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護M0砂漿除外)，尤其是養(yǎng)護溫度為75 ℃的砂漿脆性系數(shù)增加明顯。就MF12K18砂漿來說，與1 d齡期相比，20 ℃養(yǎng)護下28 d的脆性系數(shù)增加了6.0%，而75 ℃養(yǎng)護下的28 d脆性系數(shù)增大了11.5%。砂漿28 d強度隨齡期增長的變化規(guī)律與養(yǎng)護溫度密切相關(guān)(見表3)，20、45 ℃養(yǎng)護的砂漿28 d抗壓強度和抗折強度與7 d相比均在上升，但抗折強度上升的幅度較小，55 ℃養(yǎng)護的砂漿28 d抗壓強度與7 d相比略微增加、而抗折強度略有降低，養(yǎng)護溫度65、75 ℃的砂漿28 d強度較7 d發(fā)生倒縮且抗折強度的倒縮程度高于抗壓強度，上述三種情況均會引起砂漿的脆性隨養(yǎng)護齡期增長而增大。這與文獻(xiàn)[19]的研究結(jié)論一致。

3)相同養(yǎng)護溫度、相同養(yǎng)護齡期條件下，MF12K18砂漿的脆性系數(shù)低于M0砂漿(20 ℃標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護1 d齡期的除外)。例如，在55 ℃溫度蒸養(yǎng)條件下，MF12K18砂漿的1、7、28 d脆性系數(shù)分別為6.66、6.84、6.89，較M0砂漿分別降低了7.4%、6.9%、6.8%，說明摻入12%粉煤灰與18%礦渣粉復(fù)合摻合料降低了蒸養(yǎng)條件下砂漿的脆性。與M0系列砂漿相比，同一蒸汽養(yǎng)護溫度下?lián)接袕?fù)合摻合料的MF12K18系列砂漿不僅早期強度未降低，而且后期強度得到很大提高，尤其是抗折強度提高明顯，由此改善了蒸養(yǎng)條件下砂漿的脆性。

圖1 養(yǎng)護溫度對砂漿脆性系數(shù)的影響Fig.1 Influences of curing temperatures on brittleness coefficient of mortar

總體而言，當(dāng)蒸汽養(yǎng)護溫度為55 ℃時，MF12K18砂漿不僅獲得了較高的早、后期抗壓和抗折強度，且脆性系數(shù)較低。

2.2 養(yǎng)護溫度與礦物摻合料對混凝土脆性的影響

為進(jìn)一步驗證養(yǎng)護溫度和礦物摻合料對混凝土脆性的影響規(guī)律，測定了摻與不摻復(fù)合礦物摻合料的兩組混凝土分別在55 ℃蒸養(yǎng)和20 ℃標(biāo)養(yǎng)條件下的抗壓、抗折強度，結(jié)果見表4，圖2為混凝土的脆性系數(shù)結(jié)果對比。

表4 混凝土在蒸養(yǎng)與標(biāo)養(yǎng)條件下的強度Table 4 Strength of concrete under steam curing and standard curing

圖2 混凝土在蒸養(yǎng)與標(biāo)養(yǎng)條件下的脆性系數(shù)Fig.2 Brittleness coefficient of concretes under steam curing and standard curing

由圖2可以看出，混凝土的脆性隨養(yǎng)護溫度和礦物摻料的變化規(guī)律與砂漿一致。配合比相同的混凝土，蒸養(yǎng)下的脆性系數(shù)高于標(biāo)養(yǎng)，說明蒸養(yǎng)對混凝土的抗彎拉性能產(chǎn)生了不利影響，增大了混凝土的脆性。通常認(rèn)為混凝土抗拉性能對微裂縫比較敏感，蒸養(yǎng)熱效應(yīng)導(dǎo)致了混凝土中微裂縫有所增多，從而使得蒸養(yǎng)混凝土的抗拉性能下降。隨著養(yǎng)護齡期增長，混凝土脆性系數(shù)呈逐步增大趨勢，這是由于混凝土的抗壓強度和抗折強度隨養(yǎng)護齡期延長并不是同步增長，而是抗壓強度增幅大，抗折強度增幅小甚至出現(xiàn)負(fù)增長(見表4)。另外，蒸養(yǎng)條件下CF12K18的脆性系數(shù)小于C0，再一次說明粉煤灰和礦渣粉復(fù)合摻合料可以改善蒸養(yǎng)混凝土的脆性，這與文獻(xiàn)[20]所得的磨細(xì)礦渣與硅粉、粉煤灰復(fù)摻時，高強混凝土的脆性系數(shù)會有所降低的結(jié)論一致。

2.3 養(yǎng)護溫度與礦物摻合料對混凝土沖擊韌性的影響

沖擊韌性是指材料在沖擊荷載作用下能吸收較大能量而不被破壞的性質(zhì)，常用于表征材料抵抗變形和斷裂的能力。本研究通過混凝土的沖擊韌性試驗來分析蒸養(yǎng)熱效應(yīng)導(dǎo)致的混凝土脆化現(xiàn)象。

表5列出了摻與不摻復(fù)合礦物摻合料的兩組混凝土分別在55 ℃蒸養(yǎng)和20 ℃標(biāo)養(yǎng)條件下的初裂沖擊次數(shù)N1、終裂(破壞)沖擊次數(shù)N2及相應(yīng)的沖擊韌性計算結(jié)果。可以看出，養(yǎng)護溫度和礦物摻合料對混凝土的沖擊韌性的影響較為明顯。與標(biāo)養(yǎng)相比，C0、CF12K18混凝土在蒸養(yǎng)條件下的終裂沖擊韌性值W2分別降低了32.7%、30.1%，這說明蒸養(yǎng)降低了混凝土的抗沖擊性能。與C0相比，CF12K18在標(biāo)養(yǎng)、蒸養(yǎng)條件下的終裂沖擊韌性值分別提高了21.7%、26.4%，說明適量粉煤灰與礦渣粉復(fù)合摻合料能有效提高混凝土的抗沖擊性能，從而改善蒸養(yǎng)條件下混凝土的脆性。

表5 混凝土沖擊韌性Table 5 Impact toughness of concrete

2.4 養(yǎng)護溫度和礦物摻合料對混凝土脆性影響的微觀機理分析

2.4.1 孔結(jié)構(gòu)MIP分析

表6是C0和CF12K18混凝土試樣分別在20 ℃標(biāo)養(yǎng)和55 ℃蒸養(yǎng)條件下的1、28 d孔結(jié)構(gòu)參數(shù)測定結(jié)果，圖3是相應(yīng)的孔徑分布曲線。

由表6可知,1 d齡期時，C0蒸養(yǎng)試樣的孔隙率、平均孔徑和最可幾孔徑均小于其標(biāo)養(yǎng)試樣。由圖3可知，相對于標(biāo)養(yǎng)試樣，1 d齡期C0蒸養(yǎng)試樣的累計進(jìn)汞量降低，即孔隙率下降。另外，表6也列出了按吳中偉院士[21]關(guān)于水泥基材料孔隙分類方法計算的孔徑分布結(jié)果，1 d齡期C0蒸養(yǎng)試樣中小于20 nm的無害孔比例高于標(biāo)養(yǎng)試樣，大于200 nm的多害孔比例小于標(biāo)養(yǎng)試樣。以上結(jié)果均表明，蒸養(yǎng)降低了C0試樣1 d的孔隙率，細(xì)化了混凝土孔結(jié)構(gòu)。CF12K18蒸養(yǎng)試樣的1 d孔結(jié)構(gòu)相對其標(biāo)養(yǎng)試樣也具有上述相同的規(guī)律。對比圖3(a)和(b)及表6中的C0與CF12K18兩個試樣的孔結(jié)構(gòu)結(jié)果可知， CF12K18試樣在標(biāo)養(yǎng)、蒸養(yǎng)下1 d齡期的孔隙率和孔徑均低于相同養(yǎng)護條件的C0試樣，孔徑分布也有所改善。以上結(jié)果說明蒸養(yǎng)和復(fù)合礦物摻合料對混凝土的早期孔結(jié)構(gòu)具有改善作用。

養(yǎng)護至28 d后，C0和CF12K18兩個試樣在標(biāo)養(yǎng)和蒸養(yǎng)條件下的孔隙率、孔徑較1 d的均有所降低，孔隙分布中小于20 nm的無害孔比例增加，大于200 nm的多害孔下降，相比而言，蒸養(yǎng)試樣的孔結(jié)構(gòu)隨養(yǎng)護齡期的增長而改善的程度小于標(biāo)養(yǎng)試樣。對比標(biāo)養(yǎng)與蒸養(yǎng)試樣的28 d齡期孔結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，C0和CF12K18兩個蒸養(yǎng)試樣的28 d孔隙率均高于標(biāo)養(yǎng)試樣，且兩個蒸養(yǎng)試樣孔徑分布中大于200 nm的多害孔比例有所上升，說明蒸養(yǎng)劣化了混凝土28 d孔結(jié)構(gòu)。這是因為標(biāo)養(yǎng)試樣經(jīng)過28 d養(yǎng)護后，隨著水化的不斷進(jìn)行，結(jié)構(gòu)變得愈為致密，而蒸養(yǎng)試樣雖然前期生成了更多水化產(chǎn)物，但這會阻礙后期的水化，使孔隙率比標(biāo)養(yǎng)試樣要高。另外，與C0蒸養(yǎng)試樣相比，28 d齡期 CF12K18蒸養(yǎng)試樣的孔隙率、平均孔徑和最可幾孔徑有不同程度下降，孔隙中小于20 nm的無害孔比例明顯增多，大于200 nm的多害孔比例有所降低，說明粉煤灰和礦粉復(fù)合摻合料在一定程度上改善了蒸養(yǎng)對混凝土孔結(jié)構(gòu)造成的不利影響。

表6 標(biāo)養(yǎng)與蒸養(yǎng)條件下混凝土孔結(jié)構(gòu)特征參數(shù)對比Table 6 Comparison of pore structure characteristic parameters of concrete under standard curing and steam curing

圖3 標(biāo)養(yǎng)與蒸養(yǎng)條件下混凝土的累計孔徑分布曲線Fig.3 Pore size distribution curves of concrete under standard curing and steam curing

2.4.2 水化產(chǎn)物微結(jié)構(gòu)的SEM分析

圖4是純水泥混凝土試樣C0在20 ℃標(biāo)養(yǎng)與55 ℃蒸養(yǎng)兩種養(yǎng)護條件下水化產(chǎn)物微觀形貌的SEM照片。1 d齡期時，C0標(biāo)養(yǎng)試樣(圖4(a))中可見大量六方片狀Ca(OH)2晶體，而蒸養(yǎng)試樣(圖4(b))因為蒸養(yǎng)加速了水泥的水化，水化產(chǎn)物明顯增多，含有較多絮凝狀C-S-H凝膠和大量疊片狀Ca(OH)2晶體，不過由于水化產(chǎn)物結(jié)晶粗大，新生水化產(chǎn)物比表面積降低，粒子間可能形成的接觸點隨之減少。由于粒子間的結(jié)合力主要取決于范德華力及靜電引力，接觸點減少意味著粘結(jié)力降低。因此，蒸養(yǎng)時形成的這種粗晶結(jié)構(gòu)將對混凝土的脆性產(chǎn)生較顯著的影響。另外，Gir?o等[22]和Elkhadiri等[23]認(rèn)為，較高養(yǎng)護溫度水化生成的C-S-H凝膠的鈣硅比明顯高于常溫養(yǎng)護，且C-S-H凝膠的聚合度增加,硅氧四面體鏈數(shù)量增多，由此可產(chǎn)生高的早期強度，但會形成粗化的孔結(jié)構(gòu)及更多孔隙，使結(jié)構(gòu)的黏結(jié)強度降低。

28 d齡期時，C0標(biāo)養(yǎng)試樣(圖4(c))的界面過渡區(qū)結(jié)合緊密，界面不存在裂隙，而其蒸養(yǎng)試樣(圖4(d))的界面過渡區(qū)存在明顯的開裂，混凝土基體中也存在微細(xì)裂縫，開裂不僅破壞了混凝土界面過渡區(qū)的完整性，而且降低了其密實度。蒸養(yǎng)易于形成熱裂縫主要源于在混凝土蒸養(yǎng)過程中的降溫階段，由于內(nèi)表溫差及混凝土中骨料與水泥石熱脹系數(shù)的差異，過渡區(qū)中骨料和水泥石之間變形的不一致，使界面過渡區(qū)內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力集中或拉應(yīng)力過大而開裂。因此，混凝土在蒸養(yǎng)后的脆性增大，與其過渡區(qū)結(jié)構(gòu)在蒸養(yǎng)過程中受到熱損傷密切相關(guān)。

圖4 C0混凝土試樣的SEM照片F(xiàn)ig.4 SEM images of C0 concrete

圖5是復(fù)摻粉煤灰和礦渣粉的混凝土試樣CF12K18分別在20 ℃標(biāo)養(yǎng)與55 ℃蒸養(yǎng)下的水化產(chǎn)物微觀形貌的SEM照片。1 d齡期時，標(biāo)養(yǎng)試樣中圓球形粉煤灰顆粒表面較為光滑、致密(圖5(a))，表面基本未見水化痕跡，而蒸養(yǎng)試樣的中的粉煤灰表面被嚴(yán)重刻蝕(圖5(b))，說明蒸養(yǎng)激發(fā)了粉煤灰的火山灰活性，1 d齡期粉煤灰就參與了二次水化反應(yīng)。28 d齡期時，CF12K18標(biāo)養(yǎng)試樣界面過渡區(qū)中漿體與骨料結(jié)合較為緊密(圖5(c))，而蒸養(yǎng)試樣由于蒸養(yǎng)過程中漿體與骨料熱脹變形不一致，其界面仍存在一定的間隙(圖5(d))，不過相對圖4(d)的C0蒸養(yǎng)試樣來說，CF12K18蒸養(yǎng)試樣界面未出現(xiàn)開裂，說明粉煤灰和礦渣粉的摻入改善了混凝土蒸養(yǎng)試樣的界面過渡區(qū)結(jié)構(gòu)。這是因為粉煤灰和礦粉摻合料與富集在界面上的Ca(OH)2發(fā)生火山灰反應(yīng)，一方面形成了膠結(jié)性能更佳的C-S-H凝膠，另一方面消耗大量結(jié)晶粗大和取向排列的水化產(chǎn)物Ca(OH)2晶體，從而使界面Ca(OH)2晶體和孔隙大量減少。同時，礦渣粉和粉煤灰微細(xì)摻合料的摻入可減少混凝土的內(nèi)泌水，消除或抑制骨料下部的水膜形成，使界面過渡區(qū)厚度減小，由此消除或減少界面過渡區(qū)的原生微裂縫，提高骨料和漿體之間的黏結(jié)強度，使混凝土抗拉強度提高，故摻合料的摻入可改善混凝土的脆性[1,20,24]。

圖5 CF12K18混凝土試樣的SEM照片F(xiàn)ig.5 SEM images of CF12K18 concrete

3 結(jié) 論

1)蒸養(yǎng)增大了混凝土的脆性系數(shù)，且混凝土的脆性系數(shù)隨著養(yǎng)護溫度的升高而增大，隨養(yǎng)護齡期的延長而呈增加趨勢。摻加粉煤灰和礦渣粉復(fù)合摻合料對混凝土的脆性系數(shù)有降低作用。當(dāng)蒸養(yǎng)溫度為55 ℃時，摻加粉煤灰和礦渣粉復(fù)合摻合料的混凝土獲得了較高的早期強度和后期強度，且脆性系數(shù)較低。

2)蒸養(yǎng)降低了混凝土的沖擊韌性，摻加粉煤灰和礦渣粉復(fù)合摻合料可有效提高蒸養(yǎng)混凝土的抗沖擊性能。

3)較高養(yǎng)護溫度易使混凝土界面過渡區(qū)產(chǎn)生微裂縫，且生成的水化產(chǎn)物結(jié)晶粗大、形成的漿體結(jié)構(gòu)孔隙率高和孔徑粗化等內(nèi)部缺陷，是導(dǎo)致蒸養(yǎng)混凝土脆性增大的主要原因。

4)粉煤灰和礦渣粉摻合料的二次水化作用及微集料填充效應(yīng)，可使蒸養(yǎng)混凝土中Ca(OH)2晶體大量減少、C-S-H凝膠相對增多，孔隙率降低、孔徑細(xì)化，消除或減少界面過渡區(qū)的微裂縫，從而改善蒸養(yǎng)混凝土的密實度和界面過渡區(qū)的微結(jié)構(gòu)，使混凝土的脆性得以改善。