不同矿物掺合料对蒸养水泥胶砂力学性能的影响★

王杭辉 蒋元海 陈雅兰 周博文 赖正韬 周光正

(嘉兴学院，浙江 嘉兴 314001)

0 引言

混凝土主要有蒸汽和标准两种养护方式，蒸汽养护在我国的应用所占比例近70%。蒸汽养护能够使混凝土在短期内获得比较高的早期强度，并且缩短生产周期，但是也会造成水化产物不均匀、空隙结构粗化，对蒸养水泥胶砂品质、力学性能和耐久性造成一定的影响。影响蒸养水泥胶砂力学性能的因素有很多，其中包括水胶比、矿物掺合料和养护参数等。粉煤灰、矿渣等矿物掺合料具有潜在活性，能改善混凝土的耐久性，可以部分取代水泥。矿物掺合料能与水泥的水化产物氢氧化钙发生二次水化反应，且高温蒸养有利于水化反应的进行。因此矿物掺合料在蒸养水泥胶砂中的掺量有较大的提升空间。本文主要研究不同掺合料品种对蒸养水泥胶砂水化活性的影响。

1 胶砂试验原材料

水泥：P.O42.5R普通硅酸盐水泥(“双狮”牌水泥)强度42.5 MPa，比表面积300 m2/kg，密度为3.13 g/cm3。

砂:标准砂。

掺合料：1)无锡金木土科技有限公司(以下简称“金木土”)；2)镇江益杰特新材料科技有限公司(以下简称“益杰特”)。

2 掺合料活性指数试验方法

2.1 水泥胶砂抗压强度试验

胶砂试体的抗压强度按国家标准水泥胶砂强度检验方法(ISO法)GB/T 17671—1999进行。

试验中试块制作、成型、破型采用ISO法，养护采用“2.1.4蒸养活性指数检验方法、2.1.5 试件制作及养护方法”。

设定蒸养水泥胶砂制品用掺合料胶砂试件蒸养的3 d，7 d，28 d的抗压强度为R3，R7，R28和对比试块的3 d，7 d，28 d的抗压强度为R03，R07，R028。

2.2 水泥胶砂抗折试验

胶砂试体的抗压强度按水泥胶砂强度检验方法GB/T 17671—1999进行，设定蒸养水泥胶砂制品用掺合料胶砂试件蒸养的3 d，7 d，28 d的抗折强度为F3，F7，F28和对比试件的3 d，7 d，28 d的抗压强度为F03，F07，F028。

2.3 水泥胶砂流动度试验

水泥胶砂流动度的测定采用水泥胶砂流动度测定仪，按水泥胶砂流动度测定方法GB/T 2419—2005进行。将拌好的胶砂试样分两层迅速装入试模，第一层装至截锥圆模高度的2/3处，用小刀在相互垂直的两个方向各划5次，然后用捣棒由边缘至中心均匀捣压15次；随后装第二层胶砂，装至高出截锥圆模约20 mm，用小刀在相互垂直的两个方向各划5次，然后用捣棒由边缘至中心均匀捣压10次，捣压后胶砂应略高于试模；捣压深度：第1层捣至胶砂高度的1/2，第2层捣实不应超过已捣实底层表面，装胶砂和捣压时不要使其移动。完毕刮平试模。将试模垂直轻轻提起，立刻开动跳桌，以每秒钟一次的频率(25±1)s内完成25次跳动。跳动完毕后，用卡尺测量胶砂底面直径及其垂直方向的直径，计算平均值，结果取整数。

2.4 蒸养活性指数检验方法

蒸养活性指数是指按GB/T 17671水泥胶砂强度检验方法(ISO法)有关要求制备40 mm×40 mm×160 mm胶砂试体，采用90 ℃饱和水蒸气养护5 h后，测定并计算受检胶砂与对比胶砂同龄期的抗压强度之比。

2.5 试件制作及养护方法

胶砂搅拌按GB/T 17671 的有关规定进行，搅拌完成后，进行胶砂成型标准养护，24 h后脱模，然后放入蒸汽养护箱。试件蒸养程序：升温期(2 h)→恒温期(90 ℃恒温养护，养护时间5 h)→降温期(2 h)三个阶段，蒸养的热介质为饱和水蒸气。冷却至室温后，放入标准养护箱养护。

3 胶砂配合比

对比胶砂和试验胶砂配比如表1所示。

表1 胶砂配比 g

4 试验结果与分析

4.1 抗压强度

90 ℃蒸养胶砂抗压强度见表2。

表2 90 ℃ 蒸养胶砂抗压强度

分别对比上述两种胶砂试件与对比试块的抗压强度及其随龄期的变化规律。

根据表2，图1的实验结果，可以看出蒸汽养护后标准养护3 d时没 有加入掺合料的空白对比组的样品试块的抗压强度最大。随着标准养护的时间增加，到了第7天时，各组试块强度均有增加。其中益杰特的强度增加的最多，其强度已经高于对比样品。标准养护到28 d时，加入掺合料的两组试块强度均大于对比试块，且强度提升明显。

试验结果表明，经过90 ℃常压蒸养再继续进行28 d标养后的胶砂试件抗压强度较对比试块有所提高，且益杰特比金木土的效果好。

4.2 抗折强度

表3 90 ℃ 蒸养胶砂抗折强度

不同掺合料下胶砂试块抗折强度检测结果如表3,图2所示。从表 3中可以看出，各组试块3 d强度均达到标准胶砂抗折强度值，且随着时间的增加，不同掺合料对试块强度增加较对比试块都有不同幅度的提高，益杰特开始时影响较小，强度提高较少。随着时间的推移提升益杰特的强度增长加快。标准养护28 d后益杰特的抗折强度最好。

试验结果表明，经过90 ℃常压蒸养再继续进行28 d标养后的胶砂试件抗折强度较对比试块有所提高。

4.3 活性指数

表4 90 ℃ 温度下掺合料胶砂蒸养活性指数

不同掺合料下胶砂试块蒸养活性指数结果如表4所示。对比90 ℃下两种不同掺合料的胶砂及对比胶砂分别在3 d,7 d,28 d时的蒸养活性指数。试验结果表明，添加了掺合料胶砂试块蒸养活性指数均有提升，通过蒸养活性指数可以看出益杰特的活性均高于金木土的实验样品。

4.4 掺合料胶砂流动度

国标GB/T 2419—2005代替GB/T 2419—94中华人民共和国国家标准:水泥胶砂流动度测定方法介绍了关于水泥胶砂流动度测定方法，其中表示：水泥胶砂流动性的一种量度，在一定加水量下，流动度取决于水泥的需水性。流动度以水泥胶砂在流动桌上扩展的平均直径(mm)表示。测定水泥胶砂流动度可以由水泥胶砂流动度测定仪来测定水泥的需水性。

4.5 胶砂流动度比

表5 掺合料胶砂流动度值 mm

胶砂流动度比=水泥胶砂流动度对照组/水泥胶砂流动度标准组×100%。

表6 品种掺合料胶砂流动度比

比较添加了掺合料的砂浆试块和对比试块，试验结果见表5，表6，通过表中数据可以看出较对比试块的流动度，金木土试块流动度下降了6.1%，益杰特试块下降了4.3%。试验结果表明，胶砂试块添加了掺合料，掺合料会取代部分水泥，加强各成分之间的粘结性，降低了水泥胶砂的流动度。

5 结语

在试验和理论分析的基础上，本文通过对胶砂试验来分析胶砂试块的抗压强度，抗折强度，活性指数，胶砂流动性结果的数据分析的基础上，得出的主要结论如下：

1)本文实验方案的实验结果是合理的。

a.通过实验获得的抗压强度，抗折强度，流动性数据有效帮助试验分析数据并归纳总结；

b.随着养护龄期的增加，益杰特掺合料对抗压强度、抗折强度的影响都较金木土掺合料大一些；

c.加入掺合料的蒸养胶砂试件的抗压强度，抗折强度均有提高，胶砂流动性有所降低，有利于水化活性的提升。

2)本试验所制的蒸养胶砂试块均符合水泥胶砂配合比及养护制度且通过实验验证各项指标均符合要求。

3)通过不同掺合料的胶砂试块的试验研究，验证了不同掺合料对蒸养水泥胶砂水化活性的影响，对实验取得了一定成果，但掺合料在蒸养水泥胶砂的研究应用上还有很多的空间，例掺合料最优配合比、不同掺合料的养护条件等，这些方面都是不同掺合料蒸养水泥胶砂实用性研究的关键，需要我们不断探索。

参考文献：

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