礦物外加劑復(fù)摻對水泥石干燥收縮的影響及其機(jī)理研究.pdf

1、干燥收縮變形特性一直是水泥基材料性能研究的重點(diǎn)課題之一，干縮引起的開裂已經(jīng)成為現(xiàn)代混凝土工程的普遍問題。有針對性的配制具有良好減縮性能的礦物外加劑復(fù)摻水泥石，從理論到試驗(yàn)，綜合研究水泥石的失水與干縮性能，對減少甚至避免混凝土干縮裂縫、提高混凝土工程的耐久性、延長混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命具有重要的意義。
　　論文采用碟片法系統(tǒng)研究了梯次濕度干燥方式下，粉煤灰(FA)、礦渣(SL)和硅灰(SF)三種礦物外加劑雙摻和三摻水泥石的失水、干縮性

2、能，以及礦物外加劑復(fù)合比例、水膠比(w/b)、養(yǎng)護(hù)齡期、養(yǎng)護(hù)制度對其產(chǎn)生的影響，主要得出以下結(jié)論：
　　1）不同礦物外加劑復(fù)摻均增加了水泥石的總質(zhì)量損失，而減小了水泥石的總干縮，但當(dāng)水膠比或硅灰摻量較大時(shí)，減縮效果不明顯。礦物外加劑復(fù)摻后，水泥石的可逆干縮也減小，而不可逆干縮與水膠比有關(guān)：水膠比為0.3和0.4時(shí)，不可逆干縮減??；水膠比為0.5時(shí)，不可逆干縮增加。
　　2）不同礦物外加劑復(fù)摻均提高了水泥石在100％RH~84

3、%RH范圍的質(zhì)量損失或干縮比重，降低了水泥石在54%RH~5%RH范圍的質(zhì)量損失或干縮比重，而在84%RH~54%RH范圍，因礦物外加劑復(fù)摻種類、摻量及水膠比而異。
　　3）對于“FA-SL”和“FA-SF”復(fù)合體系，固定礦物外加劑總摻量(40%/60%，50%)不變，隨粉煤灰摻量的減少，水泥石的質(zhì)量損失在100%RH~84%RH范圍逐漸減小，在84%RH~54%RH和54%RH~5%RH范圍逐漸增加，且硅灰在提高水泥石54%RH

4、~5%RH范圍的質(zhì)量損失上比礦渣更明顯。
　　對于“SF-SL”和“SF-FA-SL”復(fù)合體系，固定礦物外加劑總摻量不變，隨硅灰摻量的提高，水膠比為0.3時(shí)，水泥石的質(zhì)量損失在100%RH~84%RH和84%RH~54%RH范圍逐漸減少，在54%RH~5%RH范圍逐漸增加；水膠比為0.4和0.5時(shí)，水泥石的質(zhì)量損失在100%RH~84%RH范圍逐漸減少，在84%RH~54%RH和54%RH~5%RH范圍逐漸增加。
　　4）隨

5、水膠比的提高，礦物外加劑復(fù)摻水泥石的質(zhì)量損失在100%RH~84%RH和84%RH~54%RH范圍逐漸增加；在54%RH~5%RH范圍，對于“FA-SL”復(fù)合體系，0.3與0.4水膠比水泥石的質(zhì)量損失接近，0.5水膠比水泥石的質(zhì)量損失較小，對于其他礦物外加劑復(fù)合體系，質(zhì)量損失逐漸減?。豢傎|(zhì)量損失增加。
　　隨水膠比的提高，礦物外加劑復(fù)摻水泥石的干縮在100%RH~84%RH和84%RH~54%RH范圍逐漸增加；在54%RH~5%R

6、H范圍，0.4水膠比的干縮最大，0.5水膠比的干縮最小；總干縮及不可逆干縮增加。
　　5）隨養(yǎng)護(hù)齡期的延長，礦物外加劑復(fù)摻水泥石的質(zhì)量損失在100%RH~84%RH范圍逐漸減少，在84%RH~54%RH和54%RH~5%RH范圍基本都有所增加。
　　對于成熟的礦物外加劑復(fù)摻水泥石(本研究約56d齡期)，其總干縮及不可逆干縮隨齡期而減小。
　　6）早期熱處理使水泥石的孔結(jié)構(gòu)粗化，C-S-H凝膠硅氧四面體聚合度提高，從而降

7、低了水泥石的總干縮及不可逆干縮(28d齡期時(shí)，對于“FA-SL”體系，總干縮平均降低10.82%，不可逆干縮平均降低37.22%)，而可逆干縮基本不受其影響。
　　通過SEM、MIP、BET及29SiNMR試驗(yàn)，分析了礦物外加劑復(fù)摻水泥石及同條件下不摻礦物外加劑的基準(zhǔn)水泥石的微觀結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明：
　　1）復(fù)摻礦物外加劑后，水泥石中C-S-H凝膠硅氧四面體的聚合度增加，致密度提高，同時(shí)生成的C-S-H凝膠相對含量降低。

8、　　2）礦物外加劑復(fù)摻水泥石和基準(zhǔn)水泥石的孔徑分布主要集中在小于200nm和大于5.5μm兩個(gè)范圍。復(fù)摻礦物外加劑后，水泥石中直徑小于50nm的孔體積減小，大于5.5μm的孔體積增加，總孔體積增加；且養(yǎng)護(hù)齡期從28d延長到56d時(shí)，水泥石中的大孔明顯向小孔轉(zhuǎn)化。這是因?yàn)?，以等質(zhì)量取代水泥的方式摻入礦物外加劑，減少了水泥，因而減少了水泥水化對水的消耗，凝膠水減水，毛細(xì)水增加，因而毛細(xì)孔增加，導(dǎo)致大于5.5μm的孔體積增加；同時(shí)，齡期延長，