陶砂对高强度混凝土内养护的试验研究

唐慧，管卫东，刘晟

（常州金建混凝土有限公司，江苏　常州　213144）

陶砂对高强度混凝土内养护的试验研究

唐慧，管卫东，刘晟

（常州金建混凝土有限公司，江苏常州213144）

本文将陶砂部分取代河砂应用于高强度混凝土中进行研究试验。研究发现：混凝土的工作性能得到提升且可长时间维持良好的内养护作用，还可显著提高混凝土的力学性能和抗开裂性能。

陶砂；高强度；混凝土；内养护

0　前言

混凝土的工作性能、力学性能及耐久性能是混凝土专业技术人员的三大工作目标，在现有的评价体系下，对混凝土的力学性能尤为重视。近年来，高强度混凝土在建筑物中的用量逐渐加大。使用超细掺合料，应用高效减水剂，尽可能地降低混凝土的水胶比是目前配制高强度混凝土的主要思路。但按此思路配制出的混凝土内部自由水含量相对较低，初始微结构形成速度较快，易使其内部各组分产生不一致变形而形成大量原生缺陷，造成混凝土的一些性能特别是耐久性下降[1-3]。

笔者对此问题的重视和研究源于某桥梁工程所供应的混凝土大小试块强度不一，钻芯结果强度更低的案例。对破型后的试块进行观察，发现混凝土内部非常干燥。由此推测，试块大小所引起的强度差异是由于混凝土内部的自干燥引起的。为降低自干燥对高强混凝土性能的影响，在本次试验中引入一定量具有自养护功能的饱水陶砂，测试陶砂的加入对混凝土性能的影响。

1　试验

1.1试验原料

（1）水泥：镇江鹤林 P·Ⅱ52.5水泥，28d 强度57.7MPa。

（2）矿粉：镇江金振矿粉厂，S95 级，比表面积410m2/kg。

（3）粉煤灰：江苏谏壁电厂 Ⅱ 级灰，45μm 筛余16%，需水量比 98%。

（4）细集料：河砂，细度模数 2.7，含泥量 1.7%。

（5）陶砂：细度模数为 2.8，吸水率 4.6%，堆积密度630kg/m3，表观密度 1390kg/m3。

（6）粗集料：碎石，5～25mm 连续粒级。

（7）外加剂：苏博特 PCA-1 减水剂，减水率 28%。

1.2试验方法

目前国内通用的检测混凝土抗压强度试块规格有两种：100mm×100mm×100mm 和 150mm×150mm×150mm。由于 100mm×100mm×100mm 试块的体积较小，外部水分扩散到中心所用的时间相对于 150mm×150mm×150mm 较短，所以试块的养护相对较好。比较两种规格试块的强度差异，可以在一定程度上衡量混凝土的内养护状况。本文以 C60 商品混凝土配合比作为初始配比，调整混凝土中河砂与陶砂的比例，考察混凝土的力学性能和抗开裂性能。混凝土的初始配合比如表 1 所示。

表1　C60商品混凝土配合比　　　　　　kg/m3

混凝土拌合物性能按 GB/T 50080－2002 《普通混凝土拌合物性能试验方法》标准进行测试，混凝土力学性能按GB/T 50081－2002 《普通混凝土力学性能试验方法》标准进行测试，混凝土的抗开裂性能按 GB/T 50082－2002 《普通混凝土长期性和耐久性试验方法标准》标准进行测试。

2　试验结果与讨论

2.1陶砂的用量对混凝土工作性能的影响

确定其他材料用量不变的前提下，调整混凝土中河砂和陶砂的比例，陶砂的体积取代率分别为 0、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%，测试混凝土的工作性能和力学性能。试验结果见表 2。

表2　陶砂的用量对混凝土工作性能的影响

由表 2 试验结果可知，陶砂部分取代河砂后初始扩展度有一定程度的增加，扩展度经时损失也随之减小，说明陶砂中的水分有助于高强度混凝土的工作性能的长时间维持。

2.2陶砂的用量对混凝土力学性能的影响

使用 100mm×100mm×100mm 和 150mm×150mm× 150mm 两种规格的混凝土抗压试模对混凝土进行成型，检测混凝土的 28d 抗压强度，分别标记为抗压强度 1（100mm×100mm×100mm，已考虑试块的尺寸系数）和抗压强度 2（150mm×150mm×150mm）。强度检测结果列于表3。

表3　陶砂的用量对混凝土力学性能的影响

由表 3 试验结果可知，陶砂的体积取代率在 10% 以内时，100mm×100mm×100mm 和 150mm×150mm×150mm 试块抗压强度都有所提升，这是由于适量的陶砂加入提高了混凝土的内部自由水含量，使混凝土试块得到较好的内养护所致。当陶砂的体积取代率超过 10% 时，混凝土的抗压强度开始下降，且陶砂取代率越高，强度越低，这是由于陶砂的本征强度低于河砂所致。当陶砂的体积取代率达到 35% 时，100mm×100mm×100mm 和 150mm×150mm×150mm 两种规格的混凝土试块抗压强度差接近于零，说明此时混凝土得到了充分的内养护。

2.3陶砂的用量对混凝土力学性能的影响

按 GB/T 50082－2002《普通混凝土长期性和耐久性试验方法标准》标准进行混凝土的抗开裂性能测试，测试结果如表 4 所示。

表4　陶砂的用量对混凝土抗开裂性能的影响

由表 4 试验结果可知，随着陶砂取代率的提高，混凝土的开裂条纹数和开裂面积都有明显的改善，当陶砂取代率达到 30% 时，混凝土不发生开裂。这是由于陶砂良好的内养护作用导致的，表面失去的水分迅速由陶砂中的水分补充，混凝土的抗开裂性能显著提高。

3　结论

（1）陶砂取代河砂后，100mm×100mm×100mm 和150mm×150mm×150mm 两种规格的混凝土试块抗压强度差显著降低，说明陶砂良好的内养护作用导致混凝土的力学性能改善。

（2）陶砂部分取代河砂后混凝土的初始扩展度和经时扩展度都有明显的提升，说明陶砂中的水分有助于高强度混凝土的工作性能的长时间维持。陶砂良好的内养护作用还可显著改善混凝土的抗开裂性能。

[1] 向亚平，魏亚，张倩倩，等．轻细骨料内养护混凝土抗压强度与模拟[J]．混凝土，2013， (3)； 49-52+56．

[2] 钱伟，樊传刚，冉松林，等．粉煤灰陶砂次轻混凝土的制备与性能[J]．安徽工业大学学报（自然科学版），2012，29(2)：62-66．

[3] 胡曙光，王发洲．轻集料混凝土[M]．北京；化学工业出版社，2006．

［通讯地址］江苏省常州市武进区邹区镇邹区村河底下组（213144）

唐慧（1985－）男，助理工程师，从事水泥基建筑材料的生产与研究。