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硅灰对水泥石收缩的影响

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《商品混凝土杂志》2014年第七期

1原材料和方法

1.1主要原材料

1.1.1水泥水泥选用磊达水泥厂生产的磊达P•O42.5级的水泥,其主要性能指标和化学成分见表1。

1.1.2硅灰本实验用硅灰的主要化学成分见表2。 

1.2实验方法本实验中试块成型后在60℃恒温水浴中养护24h后,拆模放入饱和Ca(OH)2中,再放入标准养护箱中养护。待测试样是用切割机切割厚度约1.0mm、直径约30mm的圆形薄片试样[5],在试样上用记号笔画上3条交与圆心的直径,间隔60°,标上顺序(1,2,3)以此作为测量基线,以三组数据取平均值。失水前试样质量为原始质量。试样每次测量完后放入饱和Ca(OH)2中,继续标准养护。

2实验结果和分析

实验通过不同水胶比,不同龄期的各硅灰掺量的收缩和失重的研究分析,探索硅灰对水泥石收缩的影响规律。由表3、图1可以看出,水胶比为0.3的水泥石的收缩随着龄期的增长而减缓,不同硅灰掺量的水泥石的收缩幅度不同,各龄期的水泥石的收缩变化不尽相同。7d龄期和28d龄期,在硅灰掺量为2.5%和5.0%时的水泥石收缩较小,且掺量为5.0%时收缩达到最大值;60d龄期,在掺量为5%和10%时收缩较小,5%时达到最小值。对于180d龄期的,则在硅灰掺量为7.5%时达到最低值。由此我们可以认为,水泥石收缩的硅灰的最佳掺量随着水化程度的增大而增大。出现上述现象,原因分析为:第一,加入到水泥体系中的硅灰依靠水泥水化产生的Ca(OH)2来进行火山灰二次反应,原有水泥体系中反应生成的Ca(OH)2数量及性能都会影响火山灰二次反应的发生,较低水胶比的水泥石体系中水化反应的速度相对较慢[5]。

第二,硅灰的细度和比表面积是水泥的近百倍,当加入到水泥体系中后,其需水量将明显增大,这使得体系用于水化的自由水减少,在一定程度上降低了体系的水灰比,延缓了水泥的水化,减慢了Ca(OH)2的生成。但随着龄期的延长水泥的水化程度增大,体系中的Ca(OH)2数量增多,硅灰的火山灰二次反应得以进行。第三,硅灰的细小颗粒除了可以填充水泥浆体中的有害孔,另一方面其二次水化产物也可以填充硬化水泥浆体中的有害孔,起到微集料的作用,减少了较大毛细孔的数量,使得水泥浆体更加密实,失水相对更难。结合表4和图2可以看出,随着龄期的增长,各个掺量下水泥石的失重都减小。而每个龄期下随着硅灰掺量的增加,水泥石的失重变化规律不尽相同。在7d和28d时,随着硅灰掺量的增加水泥石的失重增加;而56d和180d时,则出现先减后增的失重规律。这同时也验证了上述原因的第三条。

综合以上分析认为,掺了硅灰的水泥石的收缩是水泥水化反应,硅灰火山灰活性二次反应的综合结果。换句话说,水泥浆体中初始水化的快慢直接影响硅灰火山灰二次反应需要的Ca(OH)2的生成量,而硅灰较大的需水量则会降低水泥浆体的水灰比,所以在水胶比为0.3时,硅灰的掺入会有减缩作用。由前述实验结果及分析,我们可以进一步推论高水灰比的水泥石的试样在较早龄期时,硅灰的掺入也要减少收缩。图3就很好地验证了我们的推论。水胶比为0.4的水泥石试样在硅灰掺量为2.5%时,几乎没有增加收缩。而水胶比为0.5的水泥石试样的收缩一直较小,当掺量为5%时,收缩达到了最小值。由图4看出,早期失重都有所增加,说明大水灰比早期水化较快,产生的Ca(OH)2较多,促进了硅灰的火山灰活性二次水化,微孔填充效应明显,水泥浆体更密实失重增加,收缩较小。当水泥石的水胶比及水化程度增大时,硅灰的减缩效应便逐渐消失。表5中所示,当水胶比为0.4和0.5时,28d及其以后的各龄期水泥石的收缩相对于空白试样均有所增大,其中28d和60d的试件均随硅灰掺量的增加收缩增加,而180d时随着硅灰掺量的增加收缩呈先增后减的趋势,但均大于空白试样。表6则表明对于收缩增大的水泥石试件,其重量损失随硅灰掺量的增加而增大,水胶比0.4的试件在硅灰量增大时其重量损失增加较为明显;水胶比0.5时变化则相对较为平稳,这可能是由于较大的水胶比试件的水化程度相对较高,其内部的孔结构得以改善,大孔较少,从而失水相对平衡,但其收缩相对较大。

3结论

通过以上研究分析,得出以下结论:(1)在水胶比较低的情况下(实验中为0.3),硅灰的掺入使得水泥石试件在不同的掺量时均出现减小收缩的现象,且这个减小收缩的最佳掺量值随水化程度的提高而逐渐增大,7d最佳掺量为2.5%,28d和60d的最佳掺量为5%,180d的最佳掺量为7.5%。(2)在水灰比较大的情况下,早龄期时,硅灰的掺入也会减少收缩,水胶比为0.4的水泥石试样在硅灰掺量为2.5%时,几乎没有增加收缩。而水胶比为0.5的水泥石试样的收缩一直较小,当掺量为5%时,收缩达到了最小值。(3)随着水胶比的增大,养护龄期的增长,硅灰的掺入使得水泥石收缩呈增大趋势。

作者:左文銮魏勇范建锋张宏明单位:南通众润混凝土有限公司利废技术开发中心

商品混凝土杂志责任编辑:田老师    阅读:人次
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