硅灰對水泥石收縮的影響范文

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《商品混凝土雜志》2014年第七期

1原材料和方法

1.1主要原材料

1.1.1水泥水泥選用磊達水泥廠生產的磊達P•O42.5級的水泥，其主要性能指標和化學成分見表1。

1.1.2硅灰本實驗用硅灰的主要化學成分見表2。 

1.2實驗方法本實驗中試塊成型后在60℃恒溫水浴中養護24h后，拆模放入飽和Ca(OH)2中，再放入標準養護箱中養護。待測試樣是用切割機切割厚度約1.0mm、直徑約30mm的圓形薄片試樣[5]，在試樣上用記號筆畫上3條交與圓心的直徑，間隔60°，標上順序（1，2，3）以此作為測量基線，以三組數據取平均值。失水前試樣質量為原始質量。試樣每次測量完后放入飽和Ca(OH)2中，繼續標準養護。

2實驗結果和分析

實驗通過不同水膠比，不同齡期的各硅灰摻量的收縮和失重的研究分析，探索硅灰對水泥石收縮的影響規律。由表3、圖1可以看出，水膠比為0.3的水泥石的收縮隨著齡期的增長而減緩，不同硅灰摻量的水泥石的收縮幅度不同，各齡期的水泥石的收縮變化不盡相同。7d齡期和28d齡期，在硅灰摻量為2.5%和5.0%時的水泥石收縮較小，且摻量為5.0%時收縮達到最大值；60d齡期，在摻量為5%和10%時收縮較小，5%時達到最小值。對于180d齡期的，則在硅灰摻量為7.5%時達到最低值。由此我們可以認為，水泥石收縮的硅灰的最佳摻量隨著水化程度的增大而增大。出現上述現象，原因分析為：第一，加入到水泥體系中的硅灰依靠水泥水化產生的Ca(OH)2來進行火山灰二次反應，原有水泥體系中反應生成的Ca(OH)2數量及性能都會影響火山灰二次反應的發生，較低水膠比的水泥石體系中水化反應的速度相對較慢[5]。

第二，硅灰的細度和比表面積是水泥的近百倍，當加入到水泥體系中后，其需水量將明顯增大，這使得體系用于水化的自由水減少，在一定程度上降低了體系的水灰比，延緩了水泥的水化，減慢了Ca(OH)2的生成。但隨著齡期的延長水泥的水化程度增大，體系中的Ca(OH)2數量增多，硅灰的火山灰二次反應得以進行。第三，硅灰的細小顆粒除了可以填充水泥漿體中的有害孔，另一方面其二次水化產物也可以填充硬化水泥漿體中的有害孔，起到微集料的作用，減少了較大毛細孔的數量，使得水泥漿體更加密實，失水相對更難。結合表4和圖2可以看出，隨著齡期的增長，各個摻量下水泥石的失重都減小。而每個齡期下隨著硅灰摻量的增加，水泥石的失重變化規律不盡相同。在7d和28d時，隨著硅灰摻量的增加水泥石的失重增加；而56d和180d時，則出現先減后增的失重規律。這同時也驗證了上述原因的第三條。

綜合以上分析認為，摻了硅灰的水泥石的收縮是水泥水化反應，硅灰火山灰活性二次反應的綜合結果。換句話說，水泥漿體中初始水化的快慢直接影響硅灰火山灰二次反應需要的Ca(OH)2的生成量，而硅灰較大的需水量則會降低水泥漿體的水灰比，所以在水膠比為0.3時，硅灰的摻入會有減縮作用。由前述實驗結果及分析，我們可以進一步推論高水灰比的水泥石的試樣在較早齡期時，硅灰的摻入也要減少收縮。圖3就很好地驗證了我們的推論。水膠比為0.4的水泥石試樣在硅灰摻量為2.5%時，幾乎沒有增加收縮。而水膠比為0.5的水泥石試樣的收縮一直較小，當摻量為5%時，收縮達到了最小值。由圖4看出，早期失重都有所增加，說明大水灰比早期水化較快，產生的Ca(OH)2較多，促進了硅灰的火山灰活性二次水化，微孔填充效應明顯，水泥漿體更密實失重增加，收縮較小。當水泥石的水膠比及水化程度增大時，硅灰的減縮效應便逐漸消失。表5中所示，當水膠比為0.4和0.5時，28d及其以后的各齡期水泥石的收縮相對于空白試樣均有所增大，其中28d和60d的試件均隨硅灰摻量的增加收縮增加，而180d時隨著硅灰摻量的增加收縮呈先增后減的趨勢，但均大于空白試樣。表6則表明對于收縮增大的水泥石試件，其重量損失隨硅灰摻量的增加而增大，水膠比0.4的試件在硅灰量增大時其重量損失增加較為明顯；水膠比0.5時變化則相對較為平穩，這可能是由于較大的水膠比試件的水化程度相對較高，其內部的孔結構得以改善，大孔較少，從而失水相對平衡，但其收縮相對較大。

3結論

通過以上研究分析，得出以下結論：（1）在水膠比較低的情況下（實驗中為0.3），硅灰的摻入使得水泥石試件在不同的摻量時均出現減小收縮的現象，且這個減小收縮的最佳摻量值隨水化程度的提高而逐漸增大，7d最佳摻量為2.5%，28d和60d的最佳摻量為5%，180d的最佳摻量為7.5%。（2）在水灰比較大的情況下，早齡期時，硅灰的摻入也會減少收縮，水膠比為0.4的水泥石試樣在硅灰摻量為2.5%時，幾乎沒有增加收縮。而水膠比為0.5的水泥石試樣的收縮一直較小，當摻量為5%時，收縮達到了最小值。（3）隨著水膠比的增大，養護齡期的增長，硅灰的摻入使得水泥石收縮呈增大趨勢。

作者：左文鑾魏勇范建鋒張宏明單位：南通眾潤混凝土有限公司利廢技術開發中心