混凝土水化热的研究

曾明鸣，刘轶平

(黑龙江省交通科学研究所)

1 粉煤灰对水泥水化热的影响

对于许多混凝土大体积工程，最主要的性能要求是水化热温升要低，抗裂性要好。针对大体积混凝土的特点，在混凝土的配制中主要采取了以下措施:(1)采用缓凝高效减水剂，以降低混凝土单位用水量和胶凝材料用量;(2)采用高粉煤灰掺量，以进一步降低混凝土中的水泥含量，延缓水化热的发生过程。粉煤灰掺量对水泥水化热的影响见表1、图1。

表1 不同粉煤灰掺量水泥水化热

图1 不同粉煤灰掺量水泥水化热过程图

从以上图表可以看出，混凝土中粉煤灰掺量越高，水化热降低的越多，当粉煤灰掺量为40％以上时，混凝土中水泥水化热总量减少20％以上，掺粉煤灰对混凝土的温度控制和抗裂能力的提高有积极意义。

通常粉煤灰的掺入不但可以降低水化温升，还可以减小自生收缩;但也有试验发现，掺量为10％时，有的粉煤灰减小自生收缩，有的则增大了自生收缩;而不同细度时粉煤灰对自生收缩的影响的研究还很少。本试验结果见图2，FA-10～FA-40与基准混凝土相比可见，随着粉煤灰掺量的增加，混凝土自生收缩明显减小。粉煤灰掺量10％～40％对混凝土1d时自生收缩减小分别为9.4％、29.7％、40.6％、45％，28d自生收缩减少分别为6.2％、13.8％、20.5％和26％。可见掺入粉煤灰对早龄期内自生收缩的减少作用非常明显，这对于防止或减少混凝土早期开裂非常重要。

三种不同细度粉煤灰掺量为20％时混凝土的自生收缩对比可见，细度越大，自生收缩值也越大;比表面积为655m2/kg的超细灰FFA在1d时可使自生收缩降低16％，而1d后其收缩发展速度高于基准混凝土，到28d时自生收缩值比基准混凝土仅低5％左右。

图2 粉煤灰对混凝土早期自生收缩的影响

为进一步研究粉煤灰、硅灰对混凝土水化热的影响，分别对不同掺量的粉煤灰混凝土试件在密封条件下的温升进行对比试验。试验结果如图3所示。从图中可以明显看出:粉煤灰掺量从0％增加至40％，混凝土温度逐渐降低，粉煤灰和硅灰复掺，温升最小。

图3 密封条件下掺合料混凝土中平均温升

2 高效减水剂与粉煤灰双掺对水泥水化热的影响

水化热试验将掺入I级灰，中热水泥掺灰量为0～50％，低热水泥掺灰量为0～30％。

(1)ZB-1A高效减水剂。

掺ZB-1A时，低热水泥掺10％、20％粉煤灰和二种中热水泥掺20％、40％粉煤灰的各龄期水化热相对于各水泥的基准水化热的百分数列于表2。由表2可发现，三种水泥中掺ZB-1A和I级粉煤灰后，各龄期的水化热均有不同程度下降，降幅与水泥品种和粉煤灰掺量相关，对中热早期有明显的降低水化热峰值、延缓峰值发生时间的作用。

(2)ZB-1高效减水剂。

掺ZB-l时，低热水泥掺10％、20％粉煤灰和二种中热水泥掺20％、40％粉煤灰的各龄期水化热相对于各水泥的基准水化热的百分数列于表3。由表3可发现，掺ZB-1的三种水泥随粉煤灰掺量的增加，早期水化热明显降低，水化放热速率曲线中加速期峰值显著降低，潜伏期较不掺时延长;双掺较不掺的降热作用明显，对三种水泥均有显著的降峰效应。

表2 ZB-1A对掺粉煤灰水泥水化热的降热作用

表3 ZB-l对掺粉煤灰水泥水化热的降热作用

(3)高效减水剂FE-B、R561和木钙。

掺FE-B、R561和木钙时，低热水泥掺10％、20％粉煤灰和中热水泥掺20％、40％粉煤灰的各龄期水化热相对于各水泥的基准水化热比值的百分数列于表4。由表4可发现，①FE-B双掺二种水泥随粉煤灰掺量的增加，其降热、降峰效应显著，对水泥无明显选择性。粉煤灰掺量高时，水化放热速率曲线中几乎无峰值出现。其水化热曲线甚至优于木钙。②R561双掺对低热水泥有明显的潜伏期平台，初凝时间很长，有显著的降热、降峰作用;但它对中热水泥无明显的潜伏期平台，当粉煤灰掺量高时，有一定的降热、降峰效应。③木钙双掺对葛中热水泥有很好的降热、降峰效果，掺40％粉煤灰时放热速率曲线无明显峰值。

表4 FE-B、R561和木钙对掺粉煤灰水泥水化热的降热作用