养护制度对粉煤灰复合水泥浆体干燥收缩及孔径分布的影响

  • 格式:pdf
  • 大小:232.49 KB
  • 文档页数:4

第19卷第2期 2011年4月 安徽建筑工业学 Journal of Anhui Institute 院学报(自然科学版) of Architecture&Industry Vo1.19 No.2 Apr.2011 

养护制度对粉煤灰复合水泥浆体 

干燥收缩及孔径分布的影响 

孙 宇, 孙道胜, 王爱国, 吴修胜 

(安徽建筑工业学院材料与化学工程学院,合肥230022) 

摘要:将水泥试件在水中养护6天和13天后放入干燥养护箱中,测定其质量损失和干燥收缩。采用氮吸附 方法测定不同龄期时的孔径分布。结果表明:粉煤灰复合水泥浆体,干燥收缩早期变化较为明显,随着龄期 延长,变化逐渐变缓;水养时间延长,干燥收缩减小;不同水养时间养护后,粉煤灰复合水泥浆体4—40nm孔 径体积含量减小,相应干燥收缩减小。 关键词:粉煤灰;水养时间;干燥收缩;质量损失;孔径分布 中图分类号:TU528 文献标识码:A 文章编号:1006-4540(201 1)02—062-04 

Effect of curing regime 

distributi0n in on the drying shrinkage and pore-size 

fly ash—blended cement paste 

SUN Yu, SUN Dao—sheng, WANG Ai—guo, WU Xiu-sheng (College of Materials and chemical engineering,Anhui college of architecture&industry,Hefei 230022,China) 

Abstract:Mass lOSS,drying shrinkage and pore structure of fly ash blended cement with different CU- 

ring ages were investigated.Curing age of cement specimens were under water for six days and thir- 

teen days,respectively.Pore size distribution of cement specimens in different curing age were meas— ured by nitrogen adsorption.With the extension of age,the results show that drying shrinkage of the 

fly ash blended cement paste is more obvious,the change becomes slower.Water prolonged and dr— ying shrinkage decreased.The pore distribution during 4—40nm decreased after be cured in water for 

different time,and the drying shrinkage also decreased. 

Key words:fly ash;water—raising time;drying shrinkage;quality loss;pore size distribution 

水泥在水利、桥梁等工程应用中出现的干缩 开裂现象,给实际应用带来很大隐患,因此水泥浆 

体干燥收缩问题越来越受关注,如何减小水泥基 材料干燥收缩,提高水泥石的抗裂性能,成为水泥 

工程应用上迫切需要解决的问题。粉煤灰在水泥 

基材料中应用较为广泛,现有对粉煤灰复合浆体 的研究,更多的是粉煤灰掺量对复合浆体干燥收 缩的影响,粉煤灰的水化进程以及采用核磁共振、 同步层析XRD等开展水泥浆体纳微米尺度结构 

的研究,而就工程应用角度,探索可行性的养护制 度减小水泥基材料的干燥收缩并不多。本文将粉 

煤灰复合水泥浆体在水中养护6d和13d后,测量 

不同龄期的干燥收缩、质量损失及孔径分布的变 

化,探讨不同养护制度对粉煤灰复合水泥浆体干 

收稿日期:2011—04—02 基金项目:国家“973”计划项目(2009CB623105) 作者简介:孙宇(1984一),女,硕士研究生,研究方向:高性能混凝土。

 第2期 孙 字,等:养护制度对粉煤灰复合水泥浆体干燥收缩及孔径分布的影响 63 

燥收缩的影响。 

1试验设计 

1.1原材料及组成 

试验采用硅酸盐水泥(C),粉煤灰分别以0 

(C)和3O (F3)等量取代,并掺人0.1 和0.3 

的萘系减水剂。硅酸盐水泥来自泰州杨湾海螺水 

泥厂生产的PI 52.5硅酸盐水泥。粉煤灰来自华 能热电厂生产的I级粉煤灰,细度5.2 (45/ ̄m 

筛余),比表面积为457m2/kg,密度为2.22g/ 

cm3,化学组成如表1所示: 表1水泥和粉煤灰的化学组成 

水泥0.92 0.75 21.76 3.18 5.8 64.16 粉煤灰 2.24 0.58 54.7 5.24 28.98 4.48 

1.2配合比 本试验共设计复合水泥浆体试件4组,配合 

比参数列于表2。C代表纯水泥浆体,F代表粉煤 灰复合水泥浆体,C6、F3—6、C13和F3—13分别 

代表:掺人o o/d和30 的粉煤灰在试件成型后,放 

人20 ̄C水中分别养护6d和13d后,置于干燥养 

护箱中养护至不同龄期。 表2水泥及混合材配合比% 

编号 水养时间 水泥 粉煤灰 减水剂 C6 6d 100 0 0.1 C13 13d i00 0 0.1 F3—6 6d 7O 3O 0.3 F3—13 13d 70 3O O.3 

1.3试验方法 

试验水胶比为0.26,成型采用20ram× 

20mmX80ram六联试模,试件成型后放人温度 (20±3)℃,相对湿度(90±1)O/o的养护室中养护, 

自加水时算起养护24h脱模。将脱模后的试件置 

于水中分别养护6d和13d后取出,将试件表面擦 

干,测量初长(LO)及初始质量(MO),后置于温度 

20±1℃,相对湿度为55±3 的养护箱中养护至 各龄期,测量试件的长度( )及质量(M)。 

按下式计算水泥砂浆在t龄期的干缩率 

(L ): 

Lf一—Lt .. L—o×100 0 f一—— 一入 / 0U 粉煤灰复合水泥浆体的干缩率取3个试件的 

平均值,质量损失率( ) 一 ×1009/6 IV/0 

2结果与讨论 

2.1 养护制度对粉煤灰复合水泥浆体干燥收缩 的影响 成型的试件放人20 ̄C水中分别养护6天和 

13天后置于干燥养护箱中养护,测得龄期为1、3、 

7、14、28、45和60d的干燥收缩曲线如图1、2示: 图1、2分别为掺人0 、30 粉煤灰复合水泥浆 体水养6d和13d后的干燥收缩曲线。由图1、2可 

知,水养6d和水养13d后的水泥试件,各掺量体系 

在1d到7d之间的干燥收缩较为明显,14d--28d收 缩较为减缓,在45d后干缩趋于稳定;粉煤灰复合水 

泥试件的干燥收缩率随龄期延长而变化。干燥收缩 

早期,水养6d和13d后的复合水泥试件,干燥收缩 率变化者 艮明显,随着龄期延长,干燥收缩率变化相 

对缓慢直至趋于稳定。水养时间对复合水泥浆体干 燥收缩率影响很大。纯水泥浆体和掺3O 粉煤灰复 

合水泥浆体,随着龄期延长,干燥收缩都逐渐增大, 

但增大速率逐渐减小,其中水养6d后的干燥收缩的 增大速率大于水养13d后的。随着水养时间延长, 

干燥收缩率减小。水养6d和13d后的复合水泥试 件在干燥收缩过程中,水养时间长的复合水泥浆体, 

干燥收缩达到稳定状态的时间延长。 

Age/d , 图1纯水泥在水养6d和13d后的干缩曲线 

Age/d 图2掺入3

o 耢煤灰在水养6d和13d后的干燥收缩曲线 64 安徽建筑工业学院学报(自然科学版) 第19卷 

2.2养护制度对粉煤灰复合水泥浆体质量损失 的影响 

水泥石经水养后置于55±3 9/6相对湿度下干 

燥,毛细管半径越大,其相对蒸汽压越大,水泥石 中大于毛细管半径的孑L的水分将逐渐蒸发,孔中 

的水分按照孔径大小的次序逐渐被干燥,直到毛 

细孔中的水蒸发完。毛细水的蒸发和弯月面的形 成将导致浆体受到压应力,应力产生变形,体积减 

小,出现收缩,因而水分蒸发越多,质量损失越大, 相应产生的干燥变形较大。 

图3为掺人0 和30 9/6粉煤灰复合水泥浆体 分别水养6d和13d后,龄期为1、3、7、14、28、45、 

60d的质量损失率。由图3可知:掺人O 和 

30 的粉煤灰复合水泥浆体在水养6d和13d后, 掺入3O 粉煤灰复合浆体的质量损失比纯水泥 

浆体的质量损失增大。干缩龄期7d前,质量损失 率变化较为明显,且随着掺量增大,变化越为明 

显。干燥龄期延长,质量损失变化较为平缓。 

比较水养6d和13d后相同掺量的粉煤灰复 合水泥浆体,7d龄期时水养6d后的质量损失率 

为2.138,水养13d后的为1.696。28d龄期时水 养6d后的质量损失率为3.219,水养13d后的为 

2.787。水养6d后的质量损失率在各个龄期都大 于水养13d后的;水养6d和13d后的纯水泥浆 

体,质量损失率变化一致;掺入3O 粉煤灰复合 

水泥浆体,水养6d后的复合水泥浆体质量损失率 大于水养13d后的复合水泥浆体质量损失率。 

Age/d 图3掺入O 和3O%粉煤灰复合水泥浆体质量损失 2.3养护制度对粉煤灰复合水泥浆体不同孔径 

体积含量的影响 尽管行业内对可逆收缩机理看法不一,但就 通常的水泥基材料的湿度范围,即主要是关于 40 RH一90 9/6RH的湿度范围的干燥收缩,毛细 

管应力理论是有说服力的[1],研究者解释干缩问 题时常用此理论 引,因此本文对干燥收缩机理的 

解释也采用毛细管应力理论。采用氮吸附方法在 

脱附状态下测定复合水泥浆体的孔径分布。图 4、图5分别为掺人oX和30 粉煤灰复合水泥浆 

体分别水养6d和13d后的孔径分布。 

蒌 喜 

垃 

图4纯水泥浆体不I司水养时间的孔径分布 据毛细管理论,对于一定半径的毛细管而言, 如果其相对蒸气压大于环境的相对湿度,则毛细 

管失水。毛细管半径越小,其相对蒸气压越小,越 

难失水[3]。当相对湿度在4O 9/6以上时,本次试验 

得,对干燥收缩影响较大的孔径范围为4—40nm 

的孔。 如图4所示,纯水泥浆体分别水养6d和13d 

后在7d龄期时,水养6d后的纯水泥浆体4— 

40nm孔径含量为76.7 ,水养13d后的纯水泥 

浆体的4—4Onm孔径含量为75.3 。水养6d后 的纯水泥浆体水分较水养13d后更容易失去,相 

应水养6d后的质量损失增大,产生的干燥收缩增 

大。纯水泥浆体随水养时间延长,质量损失率减 

小,干燥收缩率减小。 

图5为掺人30 粉煤灰复合水泥浆体在水 养6d和13d后7d和60d龄期的孔径分布。4— 

40nm范围孔径体积含量7d龄期时,水养6d后 

的体积含量为94 ,而水养13d后的体积含量为 

88.9 。7d龄期时水养6d后掺30%粉煤灰复合 水泥浆体的水分较水养13d后的更容易失去,则