矿粉对水泥—石灰石粉胶凝材料早期开裂的改善

成 丹 毕芳华

(1.天津市市政工程设计研究院，天津 300051； 2.天津工业大学环境与化学工程学院，天津 300051)

矿粉对水泥—石灰石粉胶凝材料早期开裂的改善

成 丹1毕芳华2

(1.天津市市政工程设计研究院，天津 300051； 2.天津工业大学环境与化学工程学院，天津 300051)

依据相关理论进行了砂浆抗裂性能试验，通过对试验结果的分析讨论，研究了矿粉对水泥—石灰石粉胶凝材料早期开裂性能的影响，结果表明矿粉可延迟水泥基胶凝材料的开裂时间，随着矿粉掺量的增加，延迟效果越明显。

矿粉，水泥，石灰石粉，开裂

混凝土结构的早期裂缝是指混凝土结构在正常使用荷载作用前，甚至施工荷载作用前，或拆模后不久就出现的裂缝。早期开裂对混凝土结构危害极大，因为早期抗裂性差的混凝土在后期更容易开裂。而且早期可见与不可见的裂缝会在混凝土内部造成结构损伤[1,2]，是各种有害介质后期侵入混凝土的通道，严重威胁着混凝土结构物的耐久性[3,4]。因此，开展水泥—石灰石粉胶凝材料早期开裂性能研究具有重要意义。文献[5][6]指出水泥胶凝材料中的矿物掺合料，如粉煤灰，硅灰，高炉矿渣等，对新拌水泥胶凝材料的各种性能都具有较大影响。文献[7][8]指出不同矿物掺合料的种类、掺量以及复掺，对水泥胶凝材料的早期裂缝的影响也不同。有关矿粉对水泥—石灰石粉复合胶凝材料的早期抗裂性能的影响方面的研究较少且不系统。因此，开展矿粉对水泥—石灰石粉胶凝材料早期开裂性能的影响研究具有重要意义。本文主要研究矿粉对水泥—石灰石粉胶凝材料早期开裂性能的影响。

1 原材料及试验方法

1.1 原材料

水泥：采用北京兴发水泥有限公司生产的P.I42.5拉法基瑞安基准水泥；石灰石粉：采用湖南华西投资有限公司产1250目重质碳酸钙粉；矿粉：采用益阳南方环保公司S95级粒化高炉矿渣微粉超细粉；砂：湘江河砂，细度模数2.4，属Ⅱ区中砂；水：采用自来水。

1.2 试验方法

砂浆抗裂性能实验参考JC/T 951-2005水泥砂浆抗裂性能试验方法进行。开裂指数和抗开裂性能比按照式(1)、式(2)计算：

Wi=∑(Ai×li)

(1)

(2)

其中，Wi为开裂指数，mm；Ai为权重值；li为裂缝长度，mm；γ为抗开裂性能比(正值表示提高，负值表示降低)，%；W1为开裂指数的平均值，mm；W0为基准砂浆的开裂指数的平均值，mm。裂缝权重值见表1，水泥—石灰石粉—矿粉胶砂试验配合比见表2。

表1 裂缝权重值

表2 水泥—石灰石粉—矿粉胶砂试验配合比

2 试验结果与讨论

水泥胶砂的早期开裂先增加后减缓，6 h已有微裂缝出现，6 h～1 d裂缝发展迅速，1 d内的开裂基本达到了3 d开裂的95%左右。随着矿粉掺量增加，水泥—石灰石粉胶砂在不同龄期的开裂均呈现出裂缝由长变短、由宽变窄、裂缝数目逐渐减少的规律。这说明粉煤灰对水泥—石灰石粉胶凝材料早期开裂有明显的抑制作用。表3和图1为矿粉掺量对水泥—石灰石粉胶砂早期开裂性能的影响。

表3 矿粉掺量对水泥—石灰石粉胶凝材料性能的影响

由表3及图1可知，随着矿粉掺量的增加，试件首次开裂时间随之增加，L10S10，L10S20，L10S30分别比L10S0增加了15.4%，20.5%，28.2%。由此可见，矿粉可以延迟水泥胶砂的开裂时间，这是因为矿粉在早龄期并不表现出其活性，由于矿粉取代了部分水泥熟料，从而早龄期的水化胶凝材料减少，降低了硬化浆体自收缩值，延迟了开裂时间。

由表3可知，0 h～6 h龄期内，L10S0，L10S10，L10S20和L10S30四组开裂程度占3 d龄期的68.0%，81.9%,76.0%，81.5%；0 d～1 d龄期内，L10S0，L10S10，L10S20和L10S30四组开裂程度占3 d龄期的98.5%，97.9%，96.1%，96.8%。由此可见，矿粉会延迟水泥—石灰石粉胶砂6 h的开裂情况，1 d内的开裂基本达到了3 d早期开裂的90%左右，后期裂缝发展会较微弱。随着矿粉掺量的增加，胶砂的开裂指数逐渐减小，6 h龄期时，L10S10，L10S20和L10S30的抗裂指数分别比L10S0组减少了45.5%，56%，70.6%，1 d龄期时，L10S10，L10S20和L10S30的抗裂指数分别比L10S0组减少了55%，61.5%，75.9%，2 d龄期时，L10S10，L10S20和L10S30的抗裂指数分别比L10S0组减少了54.6%，60.9%，75.5%，3 d龄期时，L10S10，L10S20和L10S30的抗裂指数分别比L10S0组减少了54.7%，60.6%，75.4%。

矿粉可以改善水泥—石灰石粉胶凝材料的早期开裂是因其具备形态效应和活性效应。掺入矿粉相当于在早期用水量不变的情况下降低水泥用量，矿粉的潜在活性可以促使早期单位体积浆体水泥水化速度降低，减缓早期收缩的产生，开裂延迟。同时，水泥水化量的减少使早期胶砂内部水量损失降低，减少了自收缩；水化后产生的胶凝体量减少使得干燥收缩降低；延缓水化速率使得胶砂在早期具有较强的徐变松弛能力，早期弹性模量发展相对缓慢，早期开裂明显降低。

3 结语

1)矿粉可延迟水泥—石灰石粉胶砂的开裂时间，随着矿粉掺量的增加，延迟效应越明显，当掺量达到30%时，比不掺矿粉延迟28.2%。 2)矿粉可延迟水泥—石灰石粉胶砂6 h的开裂性能，且早期延迟效应明显。不掺矿粉时，1 d内的开裂基本达到3 d早期开裂的95%左右，掺有矿粉时，1 d的开裂可降低到3 d早期开裂的90%左右，并且后期裂缝发展会较微弱。3)石灰石粉、粉煤灰、矿粉复掺的情况下，1 d内的开裂基本达到了3 d早期开裂的95%左右，后期裂缝发展会较微弱。4)矿粉掺量会影响各龄期水泥胶砂的开裂情况，且各龄期开裂规律表现一致，随着矿粉掺量的增加，试件裂缝长度由长变短，对应的裂缝宽度由宽变窄，且裂缝数目逐渐减少，胶砂的开裂指数逐渐减小。

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Mineralpowderimprovingearlycrackingofcement-limestoneflourcementingmaterial

CHENGDan1BIFang-hua2

(1.TianjinMunicipalEngineeringDesignAcademy,Tianjin300051,China; 2.CollegeofEnvironmentandChemicalEngineering,TianjinUniversityofIndustry,Tianjin300051,China)

According to relevant theories, the article carries out mortar anti-cracking performance test, analyzes experimental results, and studies the impact of mineral powder upon early cracking performance of cement-limestone flour cementing material. Results show that: mineral powder can delay cement cementing material cracking time: with the mineral powder increasing, the delay effect will be more obvious.

mineral powder, cement, limestone flour, crackin

1009-6825(2014)33-0104-02

2014-09-17

成 丹(1990- )，男，硕士，助理工程师； 毕芳华(1987- )，女，在读硕士

TU525

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