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1、含复合矿物掺合料的硫铝酸盐水泥混凝土的研究硫铝酸盐水泥（SAC）具有许多优异的性能，例如，早强、高强、微膨胀、抗冻性高、耐腐蚀性强、抗渗性高等。因此作为一种特种水泥，它被广泛应用于冬季施工工程、抢修工程、喷射混凝土、混凝土预制构件、抗渗性防水工程、海工工程、耐腐蚀工程、自应力输水管道、桥梁道路等。现代混凝土施工普遍采用泵送法，但是由于硫铝酸盐水泥混凝土早期水化迅速、凝结时间短、水化放热集中、塌落度损失大等特点，限制了其工程应用。目前已有研究采用了复合矿物掺和料、外加剂等方法，对硫铝酸盐水泥混凝土进行改性，并取得了一定效果。1试验原料与方法1.1实验原料水泥为湖北孝感产低碱度硫铝酸盐水泥，3d抗
2、压强度48.5MPa,3d抗折强度7.4MPao粗骨料为515mm连续级配的碎石细集料为细度模数2.44的中砂。荆门热电厂二级粉煤灰，比较面积为300m2Ag需水量比106%。磨细矿渣的细度为600n小。减水剂以蔡磺酸甲醛高缩合钠盐为主要成分的高效减水剂FDN,缓凝剂为硼酸盐与多聚磷酸盐类复合缓凝剂，其掺量为水泥重量的0.3%左右，将缓凝剂与减水剂复合形成缓凝型减水剂成为EN。掺加适量的EN后，硫铝酸盐水泥初凝时间从50min延长至330min,终凝试件从95min延长至464mino1.2试验方法混凝土的强度按GBJ107-87标准方法进行。混凝土自由膨胀率按试验参照GBJ82-85方法进行
3、，试件尺寸IoommX100mmX515mm,养护方式为浇筑Id后脱模作为初始值，然后水养9d,再放入203、相对湿度为90%的养护室中养护，至规定龄期进行测试。2实验结果与分析在硫铝酸盐水泥混凝土中掺入复合矿物掺和料的主要目的和作用时：减少水泥用量，降低混凝土的不良膨胀；具有缓凝作用，能部分降低水化速度；在满足硫铝酸盐水泥混凝土早强要求的情况下，矿渣、粉煤灰的加入将使混凝土后期强度稳定增长。由于影响硫铝酸盐水泥混凝土性能的因素很多，因此采用了正交试验设计方法，以探求各因素对混凝土性能的影响及找到混凝土最佳配合比。设计中粉煤灰和矿渣掺加方式不同：矿渣取代等质量的水泥，而粉煤灰则直接外掺。2.1
4、复合粉煤灰的硫铝酸盐水泥混凝土试验表1餐粉煤灰SAC混凝土的水平和因素平素水因砂率粉煤灰外掺量/%EN掺量/%10.2300.820.35101.030.38151.2说明：水泥用量为5（XMg/,水胶比为0.35。经过极差分析，发现影响3d强度最显著的因素为粉煤灰掺量，影响塌落度最显著的因素是砂率。综合考虑塌落度及强度指标，可以得到强度和工作度都非常理想的粉煤灰硫铝酸盐混凝土的配合比，如表2中F2组。另外，从表2也可以看出，掺加粉煤灰的硫铝酸盐混凝土后期强度都有所增加，没有出现强度倒缩现象。混凝土的2h塌落度损失很小，说明缓凝剂具有很好的缓凝效果。表2掺粉煤灰的SAC混凝土配合比及实验结果编
5、号混凝土配合比/（kg!nt,）3d强度/MPa28d强度/MPa塌落度/cm2h塌落度/cm水泥粉煤灰砂石水Fl50005681207175.044.256.311.08.5F2500505461161192.546.755.022.820.0F3500755361138201.344.448.520.517.6F450006211157175.054.553.616.515.0F5500505981109192.546.953.814.512.5F6500755871087201.346.953.814.512.5F750006751101175.055.056.613.511.0F850
6、0506491059192.547.853.212.09.0F9500756361038201.342.443.712.09.02.2复合矿渣的硫铝酸盐水泥混凝土试验经过极差分析，发现影响3d强度最显著的因素为矿渣掺量，不惨矿渣的硫铝酸盐水泥3d强度最高，掺加矿渣后，混凝土早强性能略有降低，后期强度较高。影响塌落度最显著的因素为水胶比，水胶比提高，流动性显著增加。综合考虑塌落度及强度指标，可认为S8组（表4）的强度和工作度较为理想。在提高混凝土流动性和控制塌落度损失方面，EN混凝减水剂的减水、缓凝效果很好，完全能够满足泵送施工要求。表3掺矿渣SAC混凝土的水平和因素水平因素W/C胶凝材料量Zk
7、g矿渣用量/%EN掺量/%10.3247000.820.35500101.030.38530151.2说明：混凝土砂率固定为0.35。硫铝酸盐水泥混凝土膨胀性能试验为了检测复合了矿物掺和料的SAC混凝土的膨胀性能，我们选择了部分不同编号的试样，测试其不同龄期的自由膨胀率，结果如图1所示。可以看出一下规律：1）SAC混凝土的自由膨胀值较大，本实验中最大膨胀率可以达到0.6%左右，而且膨胀发展迅速，养护3d左右即可以达到膨胀峰值；2）湿度对膨胀率的影响仍然遵循以下规律，水中养护膨胀率大且可以保持相对稳定，空气中养护因干燥而收缩，但长期稳定值仍然表现出试件为膨胀状态；3）膨胀率与硫铝酸盐水泥的用量没
8、有直接的关系，水泥用量大，膨胀率并不一定高；4）膨胀与强度互为影响，强度过高会抑制膨胀的发展。3 .矿物掺和料的作用机理分析硫铝酸盐水泥加水拌和时，迅速发生水化反应。主要水化产物为钙矶石(3CaOAl2Oy3CaSO432/Y2O)、水化氧化铝凝胶(Al2O,3H2O)和水化硅酸钙凝胶(C-S-H凝胶)。硫铝酸盐水泥水化时，首先按下式进行反应：C4A3S+2CSH2+34H=C3A3CSH32+2AH3反应生成大量钙矶石，在较短的时间内形成坚强骨架，同时析出的铝胶又与C-S-H凝胶一起填充在骨架中间，使浆体结构很快得以加固密实。当在水泥中加入矿渣、粉煤灰后，/-GS水化反应放出的Ca(OH)2
9、与水泥中的CaSo42凡0将分别做矿渣、粉煤灰的活性激发剂，促进矿渣、粉煤灰水化生成C-S-H凝胶等水化产物，这些反应产物也将填充在钙矶石形成的骨架中间，使浆体结构很快密实加固。4 .结论(I)EN缓凝型减水剂适用于泵送硫铝酸盐水泥混凝土，可以在保证强度的前提下有效控制混凝土的流动度、塌落度和塌落度损失。(2)硫铝酸盐水泥中掺加适量的矿渣、粉煤灰等矿物掺和料后，混凝土的性能没有明显改变，早期和后期强度都较高。(3)掺加矿物掺和料的SAC混凝土的自由膨胀值较大，膨胀稳定期较短，而且膨胀率与硫铝酸盐水泥的用量没有直接关系，膨胀与强度互为影响，强度过高会抑制膨胀的发展。(4)在SAC中加入矿渣、粉煤灰后，/-GS水化反应放出的Ca(OH)2与水泥中的CSO,22将分别作为矿渣、粉煤灰的活性激发剂，促进矿渣、粉煤灰水化生成C-S-H凝胶等水化产物，这些反应产物将填充在钙矶石形成的骨架中间，使浆体结构密实。参考文献Ul张致秋,岳至华,硫铝酸盐、铁铝酸盐水泥的特征与应用，混凝土，1994(1):27-31.12李悦，刘志坚，含复合矿物掺合料的硫铝酸盐水泥混凝土的研究，混凝土与水泥制品,2006(6)：16-18.
