普通硅酸鹽水泥—粉煤灰復(fù)合膠凝材料水化程度探討

■劉思良 ■江西省建筑材料工業(yè)科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，江西 南昌 330001

對膠凝材料抗壓強(qiáng)度進(jìn)行研究的目的主要是確定和探索膠凝材料內(nèi)部水泥水化程度以及水化速度，對于測定水泥水化程度以及水化速度，所用的方法一般包括化學(xué)結(jié)合水量法、水化熱法、計(jì)算機(jī)模擬法、圖像分析法等。［1］而普通硅酸鹽水泥——粉煤灰復(fù)合膠凝材料因?yàn)轶w系中存在粉煤灰、火山灰反應(yīng)以及水泥水化反應(yīng)，所以，原來的表征水泥水化程度參數(shù)難以直觀地對復(fù)合膠凝材料內(nèi)部水泥水化程度進(jìn)行表述，由于粉煤灰?guī)缀醪粎⑴c水化反應(yīng)，所以本文用復(fù)合膠凝材料膠砂抗壓強(qiáng)來表述復(fù)合膠凝材料內(nèi)部水泥水化程度與速度。

為了能夠進(jìn)一步分析和探討復(fù)合膠凝材料中水泥的水化程度以及速度，本文將在不同的粉煤灰摻量，不同的養(yǎng)護(hù)條件下，不同的齡期等情況下去測試復(fù)合膠凝材料膠砂抗壓強(qiáng)度，從而去分析復(fù)合膠凝材料內(nèi)部水泥的水化速度與程度。

1 試驗(yàn)

1.1 原材料與配合比分析

試驗(yàn)用原材料

水泥:亞東水泥有限公司生產(chǎn)的洋房牌P.O42.5R 級水泥，其物理性能見表1。

表1 P.O42.5R 級水泥的物理性能

摻合料:新昌電廠生產(chǎn)的F 類干排II 級粉煤灰，其性能見表2

表2 粉煤灰性能

砂:中國ISO 標(biāo)準(zhǔn)砂

水:自來水

1.2 試樣制備以及測試方法分析

按GB/T17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》以及GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》相關(guān)規(guī)定方法制作膠砂試樣，并分別在不同溫度之下養(yǎng)護(hù)，到齡期試壓膠砂條抗壓強(qiáng)度。

2 結(jié)果與分析

通過上述表格數(shù)據(jù)不難發(fā)現(xiàn)，在煤灰摻量不斷加大的情況下，膠砂強(qiáng)度增長慢，水泥的水化速度降低，但是齡期越長膠砂強(qiáng)度相差越小，所以隨著粉煤灰摻量的增加下，水泥最終的水化程度是有所提高得。并且受溫度影響較為明顯，溫度越高，水化速度和程度都相對較好，在膠砂試樣抗壓強(qiáng)度上有直接體現(xiàn)。下面對具體的水化程度進(jìn)行分析和比較。

2.1 水泥水化程度分析

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果中不難發(fā)現(xiàn)粉煤灰的摻入導(dǎo)致復(fù)合膠凝材料中水泥水化程度降低;相同條件下粉煤灰摻入量越大，其膠砂試樣抗壓強(qiáng)度越來越小，造成這種現(xiàn)象的原因是復(fù)合膠凝材料中水化產(chǎn)生強(qiáng)度的成分越來越少，水化速度也相對較慢;養(yǎng)護(hù)溫度對于對于早期的水泥水化有非常明顯的促進(jìn)作用，但是養(yǎng)護(hù)齡期越長作用越不明顯。高溫養(yǎng)護(hù)對于后期水化程度的不斷增長不會產(chǎn)生任何益處。在水化齡期逐漸延長的情況下，膠砂試樣的水化反應(yīng)增長趨勢逐漸平穩(wěn)，并且在90d 齡期時可能不同溫度養(yǎng)護(hù)的膠砂試樣水化程度會非常接近。所以，在高溫環(huán)境情況下，水泥初期的水化速度相對較快，后期較慢。但是，標(biāo)養(yǎng)條件下水泥初期水化相對較為緩和，水化反應(yīng)會長期處在邊界反應(yīng)控制階段，導(dǎo)致水泥水化程度出現(xiàn)緩慢持續(xù)的增長。

2.2 粉煤灰反應(yīng)程度分析

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不難發(fā)現(xiàn)高溫養(yǎng)護(hù)或者標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)環(huán)境下，粉煤灰反應(yīng)程度會根據(jù)水化齡期時間的延長而開始提升，并且會在粉煤灰摻量的增加下開始降低;但是，這種增長速度并不顯著。由于養(yǎng)護(hù)溫度的不斷提升導(dǎo)致粉煤灰早期火山灰活性較為顯著，導(dǎo)致其參與反應(yīng)的數(shù)量開始增加;在水化齡期不斷增長的情況下，高溫養(yǎng)護(hù)粉煤灰反應(yīng)程度曲線逐漸平緩，其增長速度和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)相比較不夠明顯。

3 結(jié)論

本文通過系統(tǒng)的研究得出以下結(jié)論，首先，粉煤灰摻入到復(fù)合膠凝材料中將會降低其總水化程度，但是，體系內(nèi)部的水泥水化程度可能在粉煤灰稀釋作用下進(jìn)一步提升，也就是說粉煤灰摻量的不斷增加，將會降低其反應(yīng)程度，提升水泥水化程度。

其次，高溫養(yǎng)護(hù)因?yàn)闊峒ぐl(fā)效應(yīng)導(dǎo)致水泥水化反應(yīng)不斷提升，也進(jìn)一步加快了粉煤灰火山灰的反應(yīng)進(jìn)程。［7］所以，對早齡期體系的總水化程度、粉煤灰反應(yīng)程度都有著顯著的提升作用，但是，可能導(dǎo)致后期體系總水化程度難以提升，溫度對于水化程度的趨勢影響逐漸降低。

最后，水泥水化對于復(fù)合膠凝材料的力學(xué)性能作出的貢獻(xiàn)可能體現(xiàn)在早齡期之前，粉煤灰的作用則大都在水化后期體現(xiàn)出來。

［1］何智海，劉寶舉.蒸養(yǎng)條件對水泥-粉煤灰復(fù)合膠凝材料水化性能的影響［J］.粉煤灰綜合利用，2007，03∶12-14.

［2］閻培渝.粉煤灰在復(fù)合膠凝材料水化過程中的作用機(jī)理［J］.硅酸鹽學(xué)報，2007，S1∶167-171.

［3］韓方暉，王棟民，閻培渝.含不同摻量礦渣或粉煤灰的復(fù)合膠凝材料的水化動力學(xué)［J］.硅酸鹽學(xué)報，2014，05∶613-620.

［4］石明霞，謝友均，劉寶舉.水泥-粉煤灰復(fù)合膠凝材料的水化性能研究［J］.建筑材料學(xué)報，2002，02∶114-119.

［5］何智海，劉運(yùn)華，謝友均，龍廣成.蒸養(yǎng)條件下水泥-粉煤灰復(fù)合膠凝材料的水化性能研究［J］.工業(yè)建筑，2008，S1∶807-812.

［6］陳琳，潘如意，沈曉冬，馬素花，黃葉平，鐘白茜.粉煤灰-礦渣-水泥復(fù)合膠凝材料強(qiáng)度和水化性能［J］.建筑材料學(xué)報，2010，03∶380-384.

［7］李響，閻培渝.高溫養(yǎng)護(hù)對復(fù)合膠凝材料水化程度及微觀形貌的影響［J］.中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2010，06∶2321-2326.