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(shè)有限責(zé)任公司，重慶400020)摘要：該文研究了水膠比、激發(fā)劑種類、堿當(dāng)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(jìn)行對(duì)比。結(jié)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??；水玻璃激發(fā)的堿激發(fā)礦渣混凝土干縮率最大；隨堿當(dāng)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(shù)的增大而增大。關(guān)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(shù)；水灰比；強(qiáng)度；膠凝材料中圖分類號(hào)：TU52852文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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(xì)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(qiáng)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(jīng)在多個(gè)國(guó)家得到應(yīng)用但堿激發(fā)礦渣混凝土比普通混凝土大的收縮變形問(wèn)題制約了堿激發(fā)礦渣混凝土的大范圍

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

8、數(shù)(以Na：O計(jì))通過(guò)加入NaOH調(diào)至要求模數(shù)。其主要物理化學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表2。表2水玻璃物理化學(xué)指標(biāo)NaOH：四川德陽(yáng)產(chǎn)工業(yè)用片堿，純度為99％。(3)水泥：拉法基P0425R水泥。化學(xué)成分見(jiàn)表1。(4)骨料：粗集料為5～20mm連續(xù)級(jí)配碎石，含泥量為08％，壓碎值9O％。細(xì)集料為河砂，細(xì)度模數(shù)為262，含泥量為13％。(5)水：飲用水。12試驗(yàn)方法干縮試驗(yàn)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法》GBT50082—2009進(jìn)行。力

9、學(xué)性能試驗(yàn)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)收稿日期：2013—04—11作者簡(jiǎn)介：盧光位(1962一)，男，重慶人，本科，高級(jí)工程師，從事建筑施工技術(shù)及管理工作余政兵(1971一)，男，重慶人，大專，高級(jí)工程師，一級(jí)建造師，總工程師，從事建筑施工技術(shù)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(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB／T50081—2002進(jìn)行干縮試驗(yàn)過(guò)程為：常溫條件下養(yǎng)護(hù)24h后將試件放置于相對(duì)濕度大于95％、溫度為

10、202oC的標(biāo)養(yǎng)室進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，3d后測(cè)量試件長(zhǎng)度，然后移入相對(duì)濕度為605％、溫度20~2℃的干縮室內(nèi)測(cè)定固定齡期時(shí)試件長(zhǎng)度。其中，干燥收縮性能實(shí)驗(yàn)采用尺寸為1OOcm10Ocmx515cm的棱柱體試件力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)采用10Ocmx10Ocmxl0Ocm的立方體試件。13配合比試驗(yàn)針對(duì)堿激發(fā)礦渣混凝土配制特點(diǎn)，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(duì)堿激發(fā)礦渣水泥的水化反應(yīng)速度影響顯著。馬保國(guó)等研究認(rèn)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(yīng)，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(chǎn)生的OH一離子數(shù)量較少。相應(yīng)水化產(chǎn)生的水化產(chǎn)物C—S—H凝膠的數(shù)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(qiáng)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?yàn)橄到y(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(shù)量和聚合度導(dǎo)致水玻璃為激發(fā)

13、劑的堿激發(fā)礦渣水泥強(qiáng)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(xiàn)[67]堿激發(fā)礦渣水泥水化產(chǎn)物主要是無(wú)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(chǎn)物的結(jié)晶度高于激發(fā)劑為水玻璃的。水化硅酸鈣在干縮過(guò)程中，晶格間距會(huì)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(chǎn)物的結(jié)晶度較高其水泥石失水時(shí)引起晶格間距變化幅度較大，導(dǎo)致其干縮變形也相對(duì)會(huì)大些。222水玻璃模數(shù)的影響水玻璃模數(shù)對(duì)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(shù)對(duì)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(shù)增大而增大，水玻璃模數(shù)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(shù)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(shù)量也有所不同。水玻璃模數(shù)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(shù)量也就越

15、多18]。C—S—H凝膠的數(shù)量和聚合度增加，堿激發(fā)礦渣水泥的抗壓強(qiáng)度增加但由于C—S—H凝膠聚合度增加導(dǎo)致工作性能下降，最終導(dǎo)致混凝土硬化過(guò)程中內(nèi)部缺陷增加，干縮也隨之增大。223堿當(dāng)量的影響堿當(dāng)量對(duì)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(dāng)量對(duì)堿激發(fā)礦渣混凝土干縮性能的影響(S2—4％，S8—5％，S9—6％)結(jié)果表明堿當(dāng)量從4％增大到5％，干縮增幅明顯：當(dāng)堿當(dāng)量從5％增大到6％隨堿當(dāng)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(dāng)量從4％增大到5％時(shí)，反應(yīng)速度快速增大。因此生成的凝膠孔以及其中產(chǎn)生的水化產(chǎn)物缺陷增大，進(jìn)而導(dǎo)致干縮顯著增加，而當(dāng)堿當(dāng)量從5％增大到6％，系統(tǒng)反應(yīng)速度增加的并不明顯。由此導(dǎo)致的缺陷也就相對(duì)較少，宏觀表現(xiàn)就是強(qiáng)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(shù)量有關(guān)，小于30nm的孔隙越多，則干縮也就越大。AAMeloNeto通過(guò)對(duì)堿激發(fā)礦渣混凝土中的孔