堿激發(fā)礦渣混凝土干縮特性研究

1、2013NO5第12卷總第115期建筑材料49doi1039694issn1671—9107201305049堿激發(fā)礦渣混凝土干縮特性研究StudyonDryingShrinkageCharacteristicsofAlkaliActivatedSlagConcrete盧光位。余政兵，傅博(重慶建工第四建設有限責任公司，重慶400020)摘要：該文研究了水膠比、激發(fā)劑種類、堿當量不同情況下的堿激發(fā)礦渣混凝土的干縮性能，并與普通硅酸鹽水泥

2、混凝土的干縮性能進行對比。結果表明：堿激發(fā)礦渣混凝土比普通硅酸鹽水泥混凝土干縮大，其干縮率隨水灰比的增大而減?。凰ＡЪぐl(fā)的堿激發(fā)礦渣混凝土干縮率最大；隨堿當量增大堿激發(fā)礦渣混凝土的干縮逐漸增大；采用水玻璃作為激發(fā)劑，堿激發(fā)礦渣混凝土的干縮率隨水玻璃模數的增大而增大。關鍵詞：堿激發(fā)礦渣混凝土；干燥收縮；干縮性能；激發(fā)劑；水玻璃模數；水灰比；強度；膠凝材料中圖分類號：TU52852文獻標識碼：A文章編號：1671—9107(2013)05

3、—0049—04Abstract：Thedryingshrinkagecharacteristicsofalkaliactivatedslagconcrete(AASC)isstudiedunderdiferentwatercementratios，activatorsandalkaliequivalentsandcomparedwiththatofordinaryportlandcementconcreteTheresultsshow

4、thatAASChasbetterdryingshrinkageperformancethanordinaryportlandcementconcreteanditsdryingshrinkageratieduceswithwatercementratioincreasesthedryingshrinkageratioofAASCactivatedbysodiumsilicateisthelargestthedryingshrinkag

5、esteadilyincreaseswiththeincreaseofalkaliequivalentandtheratioincreaseswiththeincreaseofsodiumsilicatemoduleifSOdiumsilicateisusedastheactivatorKeywords：alkaliactivatedslagconcrete；dryingshrinkage；dryingshrinkageperforma

6、nce；activator；sodiumsilicatemodule；watercementratio；strength；bindingmaterial堿激發(fā)礦渣水泥是以磨細的水淬高爐礦渣為固態(tài)分散相，配以一定的激發(fā)劑而組成的一類新型的膠凝材料。堿激發(fā)礦渣水泥混凝土具有節(jié)能、利廢、環(huán)保、高強以及良好的耐久性等優(yōu)良性能。目前，堿激發(fā)礦渣混凝土已經在多個國家得到應用但堿激發(fā)礦渣混凝土比普通混凝土大的收縮變形問題制約了堿激發(fā)礦渣混凝土的大范圍

7、推廣和應用基于此本文針對堿激發(fā)礦渣混凝土的早期收縮影響因素展開研究，并與普通硅酸鹽水泥混凝土的干縮性能進行對比，探討了不同配制參數對堿激發(fā)礦渣混凝土性能的影響。1試驗11原材料(1)礦渣：重慶某鋼鐵集團生產的水淬高爐礦渣，比表面積~445m2／kg，密度為270g／cm。，堿性系數Mo=1234，活性系數Ma=O325。主要化學成分見表1。表1礦渣和水泥的化學成分(％)(2)激發(fā)劑：采用重慶某化工廠生產的水玻璃作為激發(fā)劑，試驗中水玻璃模

8、數(以Na：O計)通過加入NaOH調至要求模數。其主要物理化學指標見表2。表2水玻璃物理化學指標NaOH：四川德陽產工業(yè)用片堿，純度為99％。(3)水泥：拉法基P0425R水泥。化學成分見表1。(4)骨料：粗集料為5～20mm連續(xù)級配碎石，含泥量為08％，壓碎值9O％。細集料為河砂，細度模數為262，含泥量為13％。(5)水：飲用水。12試驗方法干縮試驗按國家標準《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》GBT50082—2009進行。力

9、學性能試驗按國家標準收稿日期：2013—04—11作者簡介：盧光位(1962一)，男，重慶人，本科，高級工程師，從事建筑施工技術及管理工作余政兵(1971一)，男，重慶人，大專，高級工程師，一級建造師，總工程師，從事建筑施工技術研究。傅博(1984一)，男，陜西安康人，博士，從事新型水泥基材料研究《普通混凝土力學性能試驗方法標準》GB／T50081—2002進行干縮試驗過程為：常溫條件下養(yǎng)護24h后將試件放置于相對濕度大于95％、溫度為

10、202oC的標養(yǎng)室進行標準養(yǎng)護，3d后測量試件長度，然后移入相對濕度為605％、溫度20~2℃的干縮室內測定固定齡期時試件長度。其中，干燥收縮性能實驗采用尺寸為1OOcm10Ocmx515cm的棱柱體試件力學性能實驗采用10Ocmx10Ocmxl0Ocm的立方體試件。13配合比試驗針對堿激發(fā)礦渣混凝土配制特點，考慮了激發(fā)劑、水2013NO5第12卷總第115期堿激發(fā)礦渣混凝土干縮特性研究建筑材料51從圖2中可以看出水玻璃為激發(fā)劑的混凝土

11、在60d前干縮值都要高于其他兩種激發(fā)劑激發(fā)的混凝土。0～28d齡期，氫氧化鈉激發(fā)的混凝土干縮最低，在2860d，碳酸鈉激發(fā)的混凝土干縮則最低。60d后，各類激發(fā)劑激發(fā)的混凝土干縮增速變緩，直到180d，干縮值從大到小依次為氫氧化鈉為激發(fā)劑、水玻璃為激發(fā)劑和碳酸鈉為激發(fā)劑的堿激發(fā)礦渣混凝土。堿激發(fā)礦渣水泥中堿的濃度對堿激發(fā)礦渣水泥的水化反應速度影響顯著。馬保國等研究認為，堿激發(fā)劑的主要作用是為堿激發(fā)礦渣水泥系統(tǒng)提供大量的OH一離子這些離子

12、能夠破壞礦渣并發(fā)生水化反應，生成C—S—H凝膠。激發(fā)劑為碳酸鈉的堿激發(fā)礦渣水泥堿度較低產生的OH一離子數量較少。相應水化產生的水化產物C—S—H凝膠的數量也就較少。因此，堿激發(fā)劑為氫氧化鈉的堿激發(fā)礦渣水泥各齡期強度要高于激發(fā)劑為碳酸鈉和硫酸鈉的。水玻璃溶液與其他堿性激發(fā)劑有所不同除了為系統(tǒng)提供大量OH一離子以外，還能夠為系統(tǒng)引入大量的活性(SiO~)一離子，這些離子降低了C—S—H凝膠的Ca／Si比提高凝膠的數量和聚合度導致水玻璃為激發(fā)

13、劑的堿激發(fā)礦渣水泥強度高于其他激發(fā)劑激發(fā)的堿礦渣水泥。Karen等人研究發(fā)現[67]堿激發(fā)礦渣水泥水化產物主要是無定形的C—S—H(1)型凝膠，氫氧化鈉為激發(fā)劑的堿激發(fā)礦渣水泥水化產物的結晶度高于激發(fā)劑為水玻璃的。水化硅酸鈣在干縮過程中，晶格間距會有所減小。氫氧化鈉為激發(fā)劑的堿激發(fā)礦渣水泥水化產物的結晶度較高其水泥石失水時引起晶格間距變化幅度較大，導致其干縮變形也相對會大些。222水玻璃模數的影響水玻璃模數對堿激發(fā)礦渣混凝土的干縮具有非

14、常顯著的影響Day圖3水玻璃模數對堿激發(fā)礦渣混凝土干縮性能的影響(S110，$215，$32)從圖3中可以看出，堿激發(fā)礦渣混凝土的干縮率隨水玻璃模數增大而增大，水玻璃模數為10、15、2O的混凝土試件180d干縮率分別為5563、6518、9049(xlO。堿摻量相同的條件下采用不同模數的水玻璃作為堿性激發(fā)劑所引入的硅酸根以及氫氧根離子的數量也有所不同。水玻璃模數越大，溶液中Na2O與SiO2的比值也就越小，引入的硅酸根離子的數量也就越

15、多18]。C—S—H凝膠的數量和聚合度增加，堿激發(fā)礦渣水泥的抗壓強度增加但由于C—S—H凝膠聚合度增加導致工作性能下降，最終導致混凝土硬化過程中內部缺陷增加，干縮也隨之增大。223堿當量的影響堿當量對堿激發(fā)礦渣混凝土干縮性能的影響如圖4所示。、o00)量三(，)Day圖4堿當量對堿激發(fā)礦渣混凝土干縮性能的影響(S2—4％，S8—5％，S9—6％)結果表明堿當量從4％增大到5％，干縮增幅明顯：當堿當量從5％增大到6％隨堿當量增大堿激發(fā)礦渣

16、混凝土的干縮略有增加，這可能是由于堿當量從4％增大到5％時，反應速度快速增大。因此生成的凝膠孔以及其中產生的水化產物缺陷增大，進而導致干縮顯著增加，而當堿當量從5％增大到6％，系統(tǒng)反應速度增加的并不明顯。由此導致的缺陷也就相對較少，宏觀表現就是強度增速放緩，干縮值增加的也并不明顯。Cai等人的研究表明：混凝土的干縮與其中孔徑≤30nm的孔隙數量有關，小于30nm的孔隙越多，則干縮也就越大。AAMeloNeto通過對堿激發(fā)礦渣混凝土中的孔