温度匹配养护对大掺量矿物掺合料混凝土抗压强度及早期水化性能的影响

孙晓强

北京城建集团有限责任公司

1 实验

1.1 原材料

（1）水泥：P·O42.5水泥，胶砂抗压强度3d为25.7MPa，28d为47.1MPa。

（2）粉煤灰：F 类Ⅰ级粉煤灰，45μm 筛余4.2%，需水量比90%，烧失量2.92%，SO3含量1.87%，28d胶砂活性指数76%。

（3）矿粉：S95级，比表面积422m2/kg，流动度比98%，烧失量0.91%，SO3含量1.43%，7d、28d胶砂活性指数分别为76%、97%。

（4）碎石：5mm～31.5mm 的连续级配石灰岩碎石，4.75mm～9.5mm、9.5mm～19mm 与16mm～31.5mm 碎石按2：6：2 搭配，压碎值18.4%，针片状颗粒含量4.0%，含泥量0.4%，泥块含量0%。

（5）砂：河砂，Ⅱ区级配，细度模数2.9，含泥量1.3%，泥块含量0.1%。

（6）减水剂：缓凝型聚羧酸系高性能减水剂，含固量20.32%，减水率27%。

1.2 混凝土配合比

在混凝土的配制中，采用大量的矿物掺和料来替代水泥，能够降低混凝土的水化热。所以，在本次研究中大掺量矿物掺和料混凝土的配合比为矿粉50%、粉煤灰40%、粉煤灰30%+矿粉20%三种C40 强度的混凝土。并且为了能够更好的进行对比，还设计了两种不同的普通混凝土，分别是纯水泥还有加入了20%粉煤灰的混凝土，详细配合比数据见表1。为了能够确保这5中不同配合比的混凝土在标准养护条件下28d龄期时，混凝土的强度能够同处一个水平线，将三种大掺量混凝土的水胶比值设定为0.35，而纯水泥水胶比设定为0.40，还有20%的粉煤灰混凝土水胶比设定为0.38。

1.3 实验方法

1.3.1 温度匹配养护方法

在混凝土试件成型之后，将其放置在20℃左右的温度下，静置2～3个小时，然后将其带膜并且表面覆盖上一层塑料薄膜，放入到高低温交变湿热试验箱当中，实现变温养护，对于养护温度的变化则依据实际某工程混凝土实测内部的温度监测数据来进行调控，在混凝土的内部，最高的温度能够达到56.9℃。在完成变温养护之后，要将试验箱关闭，然后等待自然降温，然后再将其放入至标准养护是当中，进行标准养护，一直到预定的龄期。在实验中，混凝土试件其尺寸都相同，将三个试件作为一组。强度试验龄期分别为1d、3d、7d、28d 和56d，对应的变温养护龄期分别为1d、3d、7d、7d、7d。

表1 混凝土配合比及养护方式

4.2 5.04 5.04 5.04 F20 F40 K50 F30K20 TMCSC TMCSC TMCSC TMCSC 336 252 210 210 84 168 0 126 0 0 210 84 159 147 147 147 763 768 768 768 1098 1105 1105 1105

1.3.2 标准养护方法

这两种试样都是同时完成的，并且在它们的表面都进行覆盖塑料薄膜，然后将这两种试件放在温度20℃的环境当中，等待24 小时，然后拆模，接着在放到湿度为95%、温度为20℃的标准养护室当中，一直到预定的龄期。

1.3.3 SEM与化学结合水测试

依据表1的配合比进行制定混凝土，然后在采用上述两种不同的养护方法进行养护，接着利用无水乙醇进行分别浸泡，中止水化，最后利用JSM-IT300 型扫描电子显微镜实现SEM 测试以及使用高温灼烧法进行测定它们的化学结合水含量。

2 结果与讨论

2.1 不同矿物掺合料混凝土在温度匹配养护与标准养护条件下抗压强度对比

集中不同矿物掺和料混凝土其在不同的养护方法下，抗压强度的差别对比。结果如下：（1）在这几组混凝土的配合比都相同的条件下，采用温度匹配的养护方法，这几种混凝土的3d抗压强度均高于采用标准养护方法的强度高。还有就是在其他条件不变的情况下，他们的28d强度只有纯水泥混凝土的强度要高于温度匹配养护方法。（2）这几种混凝土的试样在采用标准养护方法的养护下，他们的28d强度没有较大的差别，但是因为这几种混凝土的矿物掺和料不同，所以在采用温度匹配的养护方法下，他们的强度就会出现较大的差别。尤其是F40、F30K20、K50 这几种矿物掺和量较大的混凝土，在采用温度匹配的养护方式下，他们的强度要明显的高于C0、F20这两种混凝土，他们的强度顺序为F40＞F30K20＞K50＞F20＞C0。

2.2 不同矿物掺合料混凝土在温度匹配养护与标准养护条件下早期化学结合水含量的对比

胶凝材料的浆体其化学结合含水量的大小，能够间接性的反映出其反应发生的情况，到了什么样的程度，要是化学结合含水量越大，则说明反应的程度越高。在下图1、2中，就分别表现出了C0、F40、K50、F30K20 这几种凝胶材料的浆体其在两种不同的养护方法下水化1d、3d的化学结合水含量。通过比对下面这两张图可知，不同的凝胶材料，要是采用标准养护的方式，则他们的化学结合含水量如下：C0＞K50＞F40＞F30K20，而要是采用温度匹配的养护方式，则为C0＞K50＞F30K20＞F40，由此可以看出采用温度匹配的养护方法，F30K20 的水化程度要比F40高。

图1 标准养护条件下胶凝材料浆体化学结合水含量

图2 温度匹配养护条件下胶凝材料浆体化学结合水含量

3 结论

（1）要是采用的养护方式为温度匹配，那么就能够将混凝土内部的水化温度极早的挥发出去，从而促使混凝土其水化的进程加快，从而让混凝土当中粉煤灰还有矿粉的化学活性能够较早的挥发，从而使得浆体的结构比较紧密，这洋酒导致大掺量混凝土的3d、7d抗压强度更高。在进行设计大掺量混凝土的配合比的时候，应当对于混凝土内部的水化热温升对于混凝土强度的影响，因此，在进行设计配合比之前，应当依据实际情况，做到全面的考虑。