堿礦渣混凝土干縮性能及改善措施分析

1、摘 要堿礦渣混凝土是以堿激發(fā)磨細(xì)水淬高爐礦渣制成的一種新型混凝土，是節(jié)能、 利廢、環(huán)保的綠色建筑材料。隨著研究的不斷深入，堿礦渣水泥與混凝土水化理 論日趨成熟，其凝結(jié)時(shí)間控制的難題及發(fā)生堿集料反應(yīng)疑慮在19世紀(jì)8090年 代得到系統(tǒng)研究并取得突破，掀起了堿礦渣水泥與混凝土新的研究熱潮。盡管如 此，推廣應(yīng)用堿礦渣水泥與混凝土還存在一系列技術(shù)瓶頸。堿礦渣混凝土拌合物 粘度大、施工較困難、硬化后混凝土干縮大等問(wèn)題成為制約堿礦渣水泥及混凝土 應(yīng)用發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。本文主要研究堿礦渣混凝土的干縮性能和主要影響因素， 以及膨脹劑和輔助膠凝材料組分對(duì)該混凝土收縮性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明：堿礦渣混凝土的干縮受堿

2、組分種類、參數(shù)和堿當(dāng)量的影響。其他條件一定 時(shí)，以水玻璃為堿組分的堿礦渣混凝土干縮率大于以NaOH和NazCh為堿組分的 混凝土。在1.02.0范圍內(nèi)，模數(shù)為1.5的水玻璃所配堿礦渣混凝土干縮較小。在 46%范圍內(nèi)，堿礦渣混凝土干縮隨堿組分用量（以Na2O當(dāng)量計(jì)）的提高而增大。水灰比在0.370.45內(nèi)，堿礦渣混凝土早期干縮率隨水灰比的增大而減小， 后期干縮率隨水灰比提高而增大。膨脹劑摻量在610%內(nèi)，堿礦渣混凝土抗壓強(qiáng)度及干縮率隨摻量的增大而 減小。其他條件相當(dāng)時(shí)，膨脹劑對(duì)以NaOH為堿組分的堿礦渣混凝土干縮性能的 改善效果優(yōu)于以水玻璃為堿組分的混凝土。在1.02.0范圍內(nèi)，水玻璃模數(shù)越高，

3、 膨脹劑對(duì)堿礦渣混凝土干縮性能改善越明顯。在4W%范圍內(nèi)，膨脹劑對(duì)堿當(dāng)量較 高的堿礦渣混凝土干縮性能改善較好。在0.370.45范圍內(nèi)，膨脹劑對(duì)選用較大水灰比的堿礦渣混凝土干縮性能 的改善效果優(yōu)于小水灰比所配混凝土。養(yǎng)護(hù)齡期越長(zhǎng)，膨脹劑對(duì)堿礦渣混凝土干縮性能改善效果越明顯。一般，明帆石膨脹劑對(duì)堿礦渣混凝土干縮性能的改善效果較優(yōu)，偏高嶺土 類輔助膠凝材料次之，ZY膨脹劑的效果最差。當(dāng)水灰比較大時(shí)，偏高嶺土類輔助 膠凝材料對(duì)堿礦渣混凝土干縮性能改善較好。在610%范圍內(nèi)，堿礦渣混凝土限制膨脹率隨著膨脹劑摻量的增大而增 大。 以NaOH為堿組分的堿礦渣混凝土限制膨脹率較以水玻璃為堿組分時(shí)大。 在1.

4、01.5范圍內(nèi)，堿礦渣混凝土限制膨脹率隨水玻璃模數(shù)的增大而減小。在46% 范圍內(nèi)，堿礦渣混凝土限制膨脹率隨堿當(dāng)量的增大有小幅下降。在0.370.45范圍內(nèi)，堿礦渣混凝土限制膨脹率隨水灰比的增大而減小。關(guān)鍵詞：堿礦渣混凝土，干縮率，膨脹劑，限制膨脹率ABSTRACTAlkali-activated slag cement is a new type of cementitious material utilized the industrial by-products as the alkaline component, it has some excellent properties, nam

5、ely, low heat of hydration, high compressive strength and less requirement of energy. According to the previous investigations, alkali-activated slag concrete (AASC) had highly drying shrinkage, of which the shrinking value exceeded that of ordinary Portland cement concrete (OPCC) in most cases. Mor

6、eover, it is apparent that the workability and properties are diverse due to the type and compositions of the activator. The early researches revealed the hydration of AASC was rather different from that of OPCC and Ca(OH)2 crystal was rarely existent among the hydration products. In the research, t

7、hree types of admixture were used to modify the properties of AASC, the result shows:Liquid sodium silicate-activated slag concrete has higher shrinkage in comparison with which of AASC when NaOH Na2cO3 are used. The shrinkage of AASC with the modulus equal to 1.5 is lower compared with the AASC of

8、which the modulus is ranging from 1.0 to 2.0, while it increases with the increasing concentration ofNa2O.The early shrinkage decreases when w/c ratio is ranging from 0.37 to 0.45 whereas the later shrinkage increases.The compressive strength and shrinkage of AASC decreases with the increasing dosag

9、e of expansive admixture when it ranges from 6% to 10%.When expansive admixture are blended, the shrinkage of AASC with NaOH as the activator has a higher reducing rate in comparison with liquid-activated slag concrete. The shrinkage of AASC with higher modulus has a greater reducing rate with the i

10、ncreasing modulus which is ranging from 1.0 to 2.0 and the increasing concertration of Na?O which is ranging from 4% to 6%.The shrinkage of AASC with 0.45 of w/c ratio has a better improvement compared with which whose w/c raito is equal to 0.37 when expansive admixture is blended.The shrinkage of A

11、ASC blended with expansive admixture is lower when it is cured for 7 days compared with the one cured for 3 days.Generally, alunite expansive admixture is more suitable for AASC in comparison with ZY and metakaolin.The restricted expansion rate of AASC increases with the increasing dosage of expansi

12、ve admixture when it ranges from 6% to 10%.(9) NaOH-activated slag concrete has higher restricted expansion rate compared with liquid sodium silicate-activated slag concrete. With the increasing modulus, concentration of NazO and w/c ratio, the restricted expansion rate of AASC reduces slightly. The

13、 restricted expansion rate of AASC decreases with the increasing w/c ratio when it is ranging from 0.37 to 0.45.Keywords: Alkali-Activated Slag Concrete, Shrinkage, Expansive Admixture, Restricted Expansion Rate1緒論國(guó)內(nèi)外堿礦渣混凝土的研究及應(yīng)用堿礦渣混凝土是以磨細(xì)水淬高爐礦渣與其它冶金渣為固態(tài)分散相，配以一定 的堿激發(fā)組分為膠凝材料的一種新型混凝土。自1957年由烏克蘭基輔建筑工程學(xué)

14、 院VD.Glukhovsky教授發(fā)明以來(lái)，堿礦渣混凝土以其節(jié)能、利廢、環(huán)保、高強(qiáng)以 及優(yōu)良的耐酸腐蝕等性能成為國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者研究的熱點(diǎn)。前蘇聯(lián)于19世紀(jì)50年代末開(kāi)始進(jìn)行堿礦渣水泥的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用方面研究，在 堿礦渣水泥水化機(jī)理、水泥石結(jié)構(gòu)、預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆構(gòu)筑物的物化性能及耐久性 能研究、工業(yè)廢渣代替含堿化學(xué)試劑以及土壤水泥生產(chǎn)工藝等方面取得了一系列 成果。同時(shí)，前蘇聯(lián)也是堿礦渣水泥與混凝土應(yīng)用最好、最廣、最多的國(guó)家。1958 年，基輔城建總局試生產(chǎn)了第一批堿礦渣混凝土構(gòu)件，1964年開(kāi)始?jí)A礦渣水泥的 工業(yè)性生產(chǎn)。1964年至1982年，前蘇聯(lián)累計(jì)生產(chǎn)堿礦渣混凝土達(dá)150萬(wàn)m3o 1985 年以

15、來(lái)，堿礦渣混凝土的年產(chǎn)量超過(guò)30萬(wàn)nA到1992年，前蘇聯(lián)在各種建筑工 程中累計(jì)使用的堿礦渣混凝土達(dá)到300多萬(wàn)m3o這些成功使用堿礦渣混凝土的預(yù) 制構(gòu)件、砌塊以及現(xiàn)場(chǎng)澆筑的民用和工業(yè)建筑、海港工程、道路工程等己有20年 以上的服務(wù)齡期，檢測(cè)結(jié)果表明：“這些結(jié)構(gòu)和構(gòu)件沒(méi)有發(fā)現(xiàn)外觀破壞的征兆和鋼 筋銹蝕的痕跡。不但如此，在整個(gè)使用期間，這些結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的強(qiáng)度、抗凍性和 抗?jié)B性反而大大增加了”。上世紀(jì)的七八十年代起，法國(guó)、中國(guó)、英國(guó)、美國(guó)、波蘭、德國(guó)、日本、加 拿大、澳大利亞、西班牙、蘇維埃共和國(guó)、比利時(shí)、土耳其等國(guó)也先后進(jìn)行了堿 礦渣水泥的研究、生產(chǎn)與應(yīng)用。我國(guó)自上世紀(jì)60-70年代開(kāi)始?jí)A礦渣水泥

16、的技術(shù)研究。在北京市生產(chǎn)加氣混 凝土制品和建筑中應(yīng)用了堿礦渣水泥砂漿，使用效果良好。19世紀(jì)80年代后，我 國(guó)許多大專院校，例如，南京化工大學(xué)和重慶建筑大學(xué)分別對(duì)礦渣的結(jié)構(gòu)、堿礦 渣水泥的水化機(jī)理和堿礦渣水泥及混凝土的制備、耐久性、緩凝技術(shù)、堿集料反 應(yīng)等問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)研究。特別是在1990年，重慶建筑大學(xué)又成功地解決了三十 年來(lái)一直影響堿礦渣混凝土實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題一一緩凝問(wèn)題，使堿礦渣水 泥能象普通水泥一樣方便地應(yīng)用于實(shí)際工程，為堿礦渣混凝土水泥的實(shí)際應(yīng)用掃 除了一大技術(shù)障礙。2004年11月在南京召開(kāi)了第一屆全國(guó)化學(xué)激發(fā)膠凝材料研討 會(huì)，這同樣將推動(dòng)堿礦渣水泥在我國(guó)研究應(yīng)用。在堿礦渣

17、水泥與混凝土應(yīng)用方面，1987年，重慶建筑大學(xué)硅酸鹽水泥制品研 究室成功研制早強(qiáng)和高強(qiáng)、快硬和超快硬、高抗?jié)B、高耐久性的堿礦渣混凝土，制成了批量的預(yù)應(yīng)力和非預(yù)應(yīng)力圓孔樓板，并己將其應(yīng)用工廠，學(xué)校、道路等實(shí) 際工程；1993年，肥城市水泥廠用堿礦渣水泥制作電杠，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益； 1994年，上海星火建材廠用堿礦渣膠凝材料制作混凝土空心小砌塊大幅度降低生 產(chǎn)成本；1994年在河北省東光縣水泥廠4.4萬(wàn)噸的堿激發(fā)礦渣水泥生產(chǎn)線投產(chǎn)， 填補(bǔ)了我國(guó)水泥行業(yè)的這一方面空白；1996年重慶建筑大學(xué)材料系研制成功了高 強(qiáng)、高耐久和高流動(dòng)性的高性能堿礦渣混凝土。2001年朱效容等研制的BF、TH、 FQ復(fù)合

18、緩凝劑，能使堿礦渣混凝土緩凝時(shí)間在19小時(shí)內(nèi)任意調(diào)節(jié)，并成功地由 北京城建混凝土公司應(yīng)用于靛廠新村住宅樓工程C40、C50泵送混凝土工程?？梢?jiàn) 目前我國(guó)堿礦渣水泥應(yīng)用主要集中在混凝土制品上，大規(guī)模的商品混凝土應(yīng)用還 很少。國(guó)內(nèi)外膨脹劑的研究及應(yīng)用1936年法國(guó)Lossier研制出一種硫鋁酸鈣膨脹水泥，但是，由于在實(shí)際上控制 膨脹的難度較大，而判定為同有實(shí)用價(jià)值。1943年，前蘇聯(lián)米哈依洛夫研制成功的不透水膨脹水泥，成功應(yīng)用于二次世 界大戰(zhàn)中被破壞的鋼筋混凝土構(gòu)筑物和地下工程防潮層，以及堵漏和修補(bǔ)工程。 1955年前后，米哈依洛夫創(chuàng)造了硅酸鹽膨脹-自應(yīng)力水泥(M型水泥)，開(kāi)始用于地 下工程，如地

19、下鐵道預(yù)制拱環(huán)的接縫和防滲等，并推廣到壓力輸水管。70年代在 機(jī)場(chǎng)、公路、大跨度薄殼、輕集料膨脹混凝土匣子結(jié)構(gòu)以及大面積(ISOOn?)無(wú)接縫 的樓板、屋面板等工程廣泛使用，這些工程所用的膨脹混凝土實(shí)際上均屬于補(bǔ)償 收縮的性質(zhì)。1975年，前蘇聯(lián)計(jì)生產(chǎn)3萬(wàn)噸自應(yīng)力水泥，制成7萬(wàn)n?膨脹混凝土。 米哈依洛夫因該杰出貢獻(xiàn)榮獲斯大林獎(jiǎng)?wù)隆?958年，美國(guó)A. Klein研制成功的硫鋁酸鈣膨脹水泥，取名K型水泥。1963 年與同事Bertero、Lin, Mehta、Pirtz和Polivka等，對(duì)補(bǔ)償收縮混凝土進(jìn)行大量研 究，在多種用途上推廣。1968到1970年，美國(guó)生產(chǎn)M型水泥和S型水泥，均用

20、作補(bǔ)償收縮混凝土而得到推廣，1972年美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)在佛羅里達(dá)州召開(kāi)了以 Klein冠名的國(guó)際膨脹混凝土學(xué)術(shù)會(huì)議，隨后，ACI 223委員會(huì)提出使用補(bǔ)償收 縮混凝土的推薦作法(ACI 223-77),這是世界上第一部關(guān)于補(bǔ)償收縮混凝土性能 研究、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工的指南。日本從60年代起研制和出售各種類型的膨脹劑，是最早研制膨脹劑的國(guó)家， 其中就用最廣的是CSA膨脹劑，其次是石灰系膨脹劑。1964年在東京召開(kāi)第一次 CSA研究會(huì)，隨后開(kāi)展了摻膨脹劑的混凝土物理力學(xué)性能和耐久性能研究，對(duì)補(bǔ) 償收縮混凝土在各種工程的應(yīng)用，進(jìn)行了應(yīng)力-應(yīng)變的實(shí)物測(cè)試以及施工技術(shù)的研 究。在此基礎(chǔ)上，日本建筑學(xué)會(huì)于198

21、2年頒布了摻膨脹劑混凝土的配合比設(shè)計(jì) 和施工指南。中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院是我國(guó)膨脹混凝土的發(fā)源地，在吳中偉院士指導(dǎo)下， 從1956年起，以曹永康為首的課題組開(kāi)展了硅酸鹽自應(yīng)力混凝土的研究。隨后得 出用離心法制造自應(yīng)力混凝土壓力管的整套生產(chǎn)工藝和質(zhì)量控制方法。1969年開(kāi) 始生產(chǎn)自應(yīng)力混凝土壓力水管。到1955年底累計(jì)生產(chǎn)各種口徑的自應(yīng)力混凝土管 材68163km,廣泛應(yīng)用于城鎮(zhèn)和工礦企業(yè)輸水管道，也應(yīng)用于農(nóng)用水利建設(shè)引水 上山管道、倒虹吸管道、噴灌管道、排澇管道和小水電站水輪機(jī)的引水管道。我國(guó)對(duì)補(bǔ)償收縮混凝土的研究始于1960年，中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院先后研 究成功硅酸鹽膨脹水泥、石膏磯土膨脹

22、水泥、明帆石膨脹水泥、礦渣膨脹水泥、 硫鋁酸鹽膨脹水泥等，對(duì)這些膨脹水泥配制的補(bǔ)償收縮混凝土進(jìn)行了大量的系統(tǒng) 研究。中國(guó)工程院吳中偉院士是我國(guó)膨脹混凝土研究的奠基人，1979年出版補(bǔ) 償收縮混凝土一書(shū)，它是當(dāng)代第一本論述補(bǔ)償收縮混凝土的專著。提出了補(bǔ)償 收縮的原理和正確的補(bǔ)償收縮模式，補(bǔ)償收縮混凝土的設(shè)計(jì)和如何正確使用等指 導(dǎo)意見(jiàn)。在他的指導(dǎo)下，我國(guó)科技科技工作者進(jìn)行大量試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐，使 補(bǔ)償收縮混凝土得到廣泛應(yīng)用。游寶坤等通過(guò)對(duì)膨脹水泥的研究和開(kāi)發(fā)應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)用混凝土膨脹劑取代膨脹 水泥不僅具有先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)意義，而且利于生產(chǎn)、運(yùn)輸及施工的組織，節(jié)約費(fèi) 用，符合市場(chǎng)發(fā)展方向。1985年后

23、，研究方向從膨脹水泥轉(zhuǎn)為混凝土膨脹劑。中 國(guó)建筑材料科學(xué)研究院先后研制成功UEA、AEA和CEA三種膨脹劑。在石家莊 市特種水泥廠生產(chǎn)成功UEA膨脹劑后，成產(chǎn)了科龍抗裂防滲技術(shù)中心，由35個(gè) 科研、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)單位組成，開(kāi)展了大規(guī)模的UEA補(bǔ)償收縮混凝土試驗(yàn)研究，在 亞運(yùn)會(huì)工程、北京十三陵水下九龍宮和天津市第一人民醫(yī)院地下室等一批大型工 程中應(yīng)用成功。在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)三大應(yīng)用技術(shù)，首先提出結(jié)構(gòu)自防水是根本、抗 裂比防治更重要的新概念，開(kāi)發(fā)補(bǔ)償收縮混凝土結(jié)構(gòu)自防水技術(shù)，1992年建設(shè)部 把UEA補(bǔ)償收縮混凝土防水工法YJGF22-92列為國(guó)家級(jí)工法。隨后，根據(jù)“抗” “放”結(jié)合的補(bǔ)償收縮混凝土原理，

24、以膨脹加強(qiáng)帶替代后澆帶，提出超長(zhǎng)鋼筋 混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)縫設(shè)計(jì)和施工方法專利技術(shù)，提出采用膨脹劑、礦粉（粉煤灰、礦 渣粉）緩凝減水劑“三摻”方法的大體積混凝土裂滲控制技術(shù)。三大技術(shù)適應(yīng)我國(guó) 大規(guī)模工程建設(shè)中裂滲控制的需要，在許多重大工程中得到推廣應(yīng)用，補(bǔ)償收縮 混凝土，主要應(yīng)用于高層建筑地下室、地鐵、水廠和污水處理廠的水工構(gòu)筑物， 水電站大壩的面板、堵頭、鐵路和公路隧道、海港碼頭、核電站和地下發(fā)射井等。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，至2005年，全國(guó)混凝土膨脹劑應(yīng)用量達(dá)500萬(wàn)噸，折合補(bǔ)償收縮 混凝土約1.2億nA居世界之首。堿礦渣混凝土干縮性能特點(diǎn)堿礦渣水泥的水化機(jī)理與水化產(chǎn)物堿礦渣水泥水化機(jī)理部分的的研究工作

25、主要集中在上個(gè)世紀(jì)八十和九十年 代。世界各國(guó)學(xué)者對(duì)堿礦渣水泥水化歷程和機(jī)理都表達(dá)了不同的觀點(diǎn)，這些觀點(diǎn) 有助于理解和分析礦渣水泥水化過(guò)程及機(jī)理及其水化硬化后基體的性能。孫家瑛、諸培南在提出礦渣中玻璃體是分相結(jié)構(gòu)的同時(shí)，認(rèn)為礦渣受堿激發(fā) 下的水化反應(yīng)，首先從玻璃體的表面開(kāi)始，表面上的Ca2+、Mg?+吸附堿介質(zhì)中的 OH,而-則吸附質(zhì)子形成氫氧化物和水，使表面結(jié)構(gòu)破壞。在玻璃體中存在富 鈣的連續(xù)相，當(dāng)表面受OPT作用后，有的Na+可能與Ca2+起交換作用，結(jié)果玻璃 體解體，溶解：-Si-0-Ca-O-SiF 2NaOH - 2(SLONa) + Ca(OH)2 (1.1)而Ca(OH)2則與反應(yīng)

26、生成的Si(OH)4形成難溶的C-S-H凝膠。他們進(jìn)而把堿礦 渣水泥的水化物分為三個(gè)階段：水化初期：從加水(堿液)約20內(nèi)，礦渣尚未參與水化反應(yīng).主要是水玻璃水 解生成NaOH和Si(OH)4,如用NazSiFe作激發(fā)劑則水解生成Si(OH)4、HF和NaF。Si(OH)4 - SiO2 H2O + H2O(1.2)水化早期：水玻璃繼續(xù)水解，生成更多的OH ,它們與礦渣表面作用而使玻 璃體解體、溶解。這時(shí)從固一液反應(yīng)逐浙轉(zhuǎn)為以擴(kuò)散控制的固相反應(yīng)階段，漿體 的比表面積從0.3m2/g增至4m2 go水化后期：是反應(yīng)加速和穩(wěn)定的階段。H. H. Zhou研究了堿礦渣水泥的水化過(guò)程，認(rèn)為與硅酸鹽水泥

27、一樣可根據(jù)水泥 水化放熱曲線把水化反應(yīng)過(guò)程分為五個(gè)階段：初始水化、誘導(dǎo)期、加速期、衰減 期和緩慢期而且也可以用相同的假說(shuō)解釋各反應(yīng)期，如從誘導(dǎo)期轉(zhuǎn)為加速期，與 硅酸鹽水泥水化一洋，可以用延緩晶核化理論解釋。隨Ca、Si離子自礦渣中溶出， 水泥漿體內(nèi)溶液中Ca、Si離子的濃度可超過(guò)水化硅酸鈣的溶解度，從而使C-S-H 成核，晶體長(zhǎng)大而后沉淀，其結(jié)果使水化反應(yīng)進(jìn)入加速期。隨著增多的反應(yīng)產(chǎn)物 逐漸包裹住礦渣顆粒和游離水減少，擴(kuò)散控制了過(guò)程，使反應(yīng)減慢。他們將水化 早期的兩個(gè)放熱峰解釋為：第一個(gè)放熱峰是水玻璃中的硅酸根與礦渣中的Ca2+反 應(yīng)所形成的，此時(shí)生成C-S-H；而第二個(gè)放熱峰是從礦渣中解體出

28、的硅酸和鋁酸鹽 離子與Ca2 Na*和Mg?*等反應(yīng)生成二次C-S-H和其它水化物。重慶建筑大學(xué)蒲心誠(chéng)教授進(jìn)行了較為深入的研究，提出了六階段水化反應(yīng)模 型：綜合反應(yīng)過(guò)程：主要包括礦渣的溶解、礦渣的分解及中間絡(luò)合物的形成這 三個(gè)反應(yīng)。它們互相限制，互為條件、相互促進(jìn)。這一階段的最終表現(xiàn)是吸熱反 應(yīng)；絡(luò)合物的形成：其特點(diǎn)是放熱反應(yīng)，且礦渣的溶解及中間絡(luò)合物的形成速 度很快；誘導(dǎo)期：在這一階段，各種水化物在礦渣表面形成保護(hù)膜，延緩了水 化的進(jìn)行，水化速度顯著下降，同時(shí)發(fā)生絡(luò)合物的聚合；加速期：滲透壓的不 斷升高導(dǎo)致包裹層的破壞、水化反應(yīng)加速。這期間中間絡(luò)合物的聚合速度超過(guò)了 礦渣的溶解速度和中間絡(luò)合

29、物的形成速度；縮聚期：中間絡(luò)合物的聚合過(guò)程進(jìn) 展迅速、高聚物的形成和液相數(shù)量的減少增加了對(duì)離子的滲透阻力。此外，液相 PH值的降低使堿組分的激發(fā)能力明顯下降。以上三個(gè)原因使系統(tǒng)的反應(yīng)速率變慢； 結(jié)晶期：水化物的晶體開(kāi)始形成，其特點(diǎn)是結(jié)晶速度非常緩慢。同時(shí)徐彬、蒲 心誠(chéng)證明礦渣的玻璃體是由富鈣相和富硅相組成，并認(rèn)為礦渣在堿性溶液中，高 濃度的0H一離子的強(qiáng)烈作用克服了富鈣相的分解活化能，富鈣相迅速與OIF發(fā)生 了如下反應(yīng)而溶解：三Si-OCa-O-Si三 + 2NaOH - 2=SiONa + Ca(OH)2 (1.3) 由于富鈣相是連續(xù)相，富硅相是呈類似球狀分布于富鈣相中，當(dāng)富鈣相在堿性 介質(zhì)

30、中與OFT迅速反應(yīng)而溶解后，礦渣玻璃體解體，富硅相逐步暴露于堿性介 質(zhì)中，它與NaOH能發(fā)生如下反應(yīng)：三Si-O-Si三 + H-OH - 2三Si-OH(1.4)三Si-OH三 + NaOH - 三Si-ONa + H-OH(1.5)由于Si-o鍵的鍵能比Cao或Mg-o鍵的鍵能大34倍，且富硅相本身 的 分散度又比富鈣相小得多，故反應(yīng)(1.4)(1.5)與反應(yīng)(1.3)相比緩慢得多。從化學(xué)鍵 和分散結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)可以判斷，在堿性溶液中，富鈣相的反應(yīng)較為劇烈和迅速，而 富硅相的反應(yīng)則較為緩慢和持久。故礦渣在堿性介質(zhì)環(huán)境中，初期的水化過(guò)程富 鈣相的迅速水化和解體并導(dǎo)致礦渣玻璃體解體為主，脫離原先結(jié)

31、構(gòu)的富硅相則填 充于富鈣相的水化產(chǎn)物之間的間隙中。隨著富硅相水化反應(yīng)的不斷進(jìn)行，其水化 產(chǎn)物不斷填充于先前的水化產(chǎn)物間隙內(nèi)。故富硅相的存在，在前期提高了水泥石 的致密度，而后期則保證了水泥后期強(qiáng)度的不斷增長(zhǎng)。C. J. Shi和Robert L.Day研究了不同堿組分的堿礦渣水泥水化過(guò)程，認(rèn)為與 硅酸鹽水泥一樣可根據(jù)水泥水化放熱曲線把水化反應(yīng)過(guò)程分為五個(gè)階段：起始期、 誘導(dǎo)期、加速期、減速期和衰減期，同時(shí)提出了三種模型：只有一個(gè)放熱峰出 現(xiàn)初始水化期；兩個(gè)放熱峰，分別在初始水化期和加速期；兩個(gè)放熱峰出 現(xiàn)在初始水化期，一個(gè)放熱峰出現(xiàn)在加速期。溶液的初始PH值對(duì)早期Ca2+離子與 堿溶液中陰離子

32、或陰離子基團(tuán)反應(yīng)形成的鈣離子化合物以及Ca?+離子從礦渣表面 溶出起重要作用，然而堿礦渣水泥的后期水化反應(yīng)則是由鈣離子化合物控制的。綜上所述，不同學(xué)者對(duì)堿礦渣水泥水化機(jī)理研究結(jié)果不盡相同，但通過(guò)分析 比較上述學(xué)者觀點(diǎn)，堿礦渣水泥水化過(guò)程及其機(jī)理有如下認(rèn)識(shí)：堿礦渣水泥水化歷程基本上可概括為：礦渣結(jié)構(gòu)的分散和破壞；水化產(chǎn) 物聚沉觸變結(jié)構(gòu)的形成；水化產(chǎn)物縮聚硬化結(jié)構(gòu)的形成。堿礦渣水泥水化依據(jù)其水化放熱曲線基本上可以分為五個(gè)階段：起始期、 誘導(dǎo)期、加速期、減速期和衰減期。堿礦渣水泥水化過(guò)程與機(jī)理與堿溶液陰離子類型有關(guān)。對(duì)于堿礦渣水泥的 水化產(chǎn)物，許多學(xué)者采用不同方法作了大量的研究，但目前還沒(méi)有定論。蒲

33、心誠(chéng)教授認(rèn)為在堿礦渣混凝土水泥石中主要存在著兩類水化物，即 CaO-SiO2-H2O系統(tǒng)的水化物和NazO-ALCh-SiChHO系統(tǒng)的水化物，此外，也可 能存在Na2O-CaO-A12O3-SiO2-H2O系統(tǒng)的水化物。同時(shí)他還認(rèn)為，養(yǎng)護(hù)條件不同， 堿礦渣水泥的水化產(chǎn)物也不同。D. Wang和K. L. Scrivener通過(guò)X射線(XRD)、差熱分析TA)、掃描電鏡 (SEM)的背射電子像和二次電子像以及X射線微量元素分析認(rèn)為，堿礦渣水泥的 水化產(chǎn)物主要是低C/S比的無(wú)定形的C-S-H凝膠，在氫氧化鈉為堿組分的堿礦渣 水泥石中還存在AFm類型的結(jié)晶相。A. R. Brough和A. Atk

34、inson認(rèn)為堿組分為水玻璃的堿礦渣水泥水化產(chǎn)物由外 部水化產(chǎn)物和內(nèi)部水化產(chǎn)物組成，前者主要是C/S不等的(0.51.0)含A1的無(wú)定形 的C-S-H凝膠，后者是指包裹在礦渣顆粒周圍水化產(chǎn)物而且可能含有水滑石類型 礦物；含A1的聚合度高的水化硅酸鈣，其Al/Si 一年后升至0.19,并且與Ca和 A1改性的硅膠相互交聯(lián)。綜上所述，堿礦渣水泥的主要水化產(chǎn)物是低C/S比的無(wú)定形的水化硅酸鈣凝 膠，氫氧化鈉為堿組分的堿礦渣水泥石中還存在AFm相。蒸養(yǎng)和蒸壓條件下，可 能存在沸石類水化產(chǎn)物。關(guān)于Al、Na在水化產(chǎn)物中的存在方式目前還存在爭(zhēng)議。 1.3.2堿礦渣混凝土干縮及改善措施研究混凝土的干燥收縮是

35、指置于未飽和空氣中的混凝土因水分散失而引起的體積 縮小變形，簡(jiǎn)稱干縮。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，干縮應(yīng)為混凝土在干燥條件下實(shí)測(cè)的變形扣除 相同溫度下密封試件的自縮變形。但考慮到干縮與自縮變形對(duì)工程的效應(yīng)是相似 的，為了方便起見(jiàn)，觀測(cè)干縮變形不再與自縮變形分開(kāi)，故所測(cè)結(jié)果反映了這兩 者的綜合結(jié)果。但由于干縮測(cè)定時(shí)的起始點(diǎn)(各國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)不同，我國(guó)混凝土試驗(yàn)方 法規(guī)定為成型后三天)與測(cè)定自縮的起始點(diǎn)不同，所以干縮結(jié)果中只包含一部分的 自縮。因?yàn)楦煽s是在大氣中進(jìn)行測(cè)量的，所以干縮結(jié)果中也包含碳化收縮的影響。近年來(lái)堿礦渣混凝土的干縮性能已引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。綜合國(guó)內(nèi)外相 關(guān)文獻(xiàn)，在干縮方面目前主要涉及堿組分、養(yǎng)護(hù)條件

36、和凝膠孔結(jié)構(gòu)對(duì)堿礦渣混凝 土干縮性能的影響。T. Bakhareva等研究者指出堿組分對(duì)堿礦渣混凝土有較大的影 響，采用Na2c03與NaOH為激發(fā)劑的堿礦渣混凝土試件的干縮比采用水玻璃的 大。另外，堿礦渣混凝土的干縮率是硅酸鹽混凝土的1.62.1倍。F.G Collins研究 表明堿礦渣混凝土干縮對(duì)養(yǎng)護(hù)濕度比較敏感，且堿礦渣混凝土 92d齡期的干縮均 比硅酸鹽水泥混凝土大。他通過(guò)研究?jī)煞N不同膠凝材料混凝土漿體的孔尺寸分布， 發(fā)現(xiàn)在堿礦渣漿體中高達(dá)81.3%的孔屬于小孔，雖然堿礦渣混凝土干燥失水比硅酸 鹽混凝土的低，但卻由于其失去的水分中小孔中的水所占的比例較高，導(dǎo)致其干 縮大。Bakhare

37、va指出熱處理可以顯著地降低堿礦渣混凝土的干縮，得到較高的早 期強(qiáng)度，但是提高養(yǎng)護(hù)溫度會(huì)帶來(lái)負(fù)面影響，通過(guò)熱處理的堿礦渣混凝土的強(qiáng)度 在Id后幾乎沒(méi)有發(fā)展，而無(wú)論是否經(jīng)過(guò)熱處理硅酸鹽水泥混凝土和未經(jīng)熱處理的 堿礦渣混凝土水泥強(qiáng)度都會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)，1年后前者強(qiáng)度只有后兩者的2/31/2左右。F. G Collins與J. G. Sanjayan采用了多孔吸水率大的集料代替常規(guī)的集料配制 混凝土，這一措施使得堿礦渣混凝土的干縮降低了 1/2左右，并且強(qiáng)度損失很小。 這里多孔吸水率大的集料如同個(gè)小水庫(kù)，在混凝土干燥失水時(shí)釋放出水分進(jìn)行補(bǔ) 償，使混凝土的干縮減小。據(jù)M. Palacios和F. Puert

38、asm】研究，堿礦渣砂漿中摻入減縮劑后其某些性能有 一定的改善，砂漿的早期強(qiáng)度有所增長(zhǎng)，但是其干縮率并沒(méi)有明顯降低。在進(jìn)一 步的研究中，結(jié)果表明在相對(duì)濕度為99%和50%的養(yǎng)護(hù)條件下，堿礦渣砂漿中摻 入SRA后其干縮率分別下降了 85%和50%oT. Bakharevm】等進(jìn)一步研究表明木質(zhì)素磺酸鹽系減水劑對(duì)堿礦渣混凝土有較 弱的改善效果，而蔡系高效減水劑不僅使得堿礦渣混凝土的干縮率大大增加，而 且還導(dǎo)致了其強(qiáng)度的降低。他們認(rèn)為引氣劑和SHR對(duì)堿礦渣混凝土有較好的改善， 并推薦在混凝土中使用AEAo1.4本課題的提出研究目的及意義盡管堿礦渣水泥與混凝土的優(yōu)越性能還未被人們廣泛認(rèn)識(shí)，但其節(jié)能、利

39、廢、 環(huán)保、物理力學(xué)性能和耐久性能優(yōu)良卻是不爭(zhēng)的事實(shí)。發(fā)展至今50多年來(lái)，國(guó)內(nèi) 外幾代學(xué)者對(duì)堿礦渣水泥與混凝土的基礎(chǔ)理論進(jìn)行了廣泛而深入的研究，在礦渣 組成與結(jié)構(gòu)、水化機(jī)理與水化產(chǎn)物、工作性能、物理力學(xué)性能、耐久性能、專用 化學(xué)外加劑等各方面均取得了較大的成果。特別是20世紀(jì)8090年代對(duì)堿礦渣 水泥與混凝土的緩凝問(wèn)題和堿集料反應(yīng)的系統(tǒng)研究，解決了堿礦渣水泥與混凝土 凝結(jié)過(guò)快的問(wèn)題，消除了對(duì)于發(fā)生堿集料反應(yīng)的憂慮，有力地推動(dòng)了堿礦水泥與 混凝土的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，掀起了堿礦渣水泥與混凝土的新的研究熱潮。盡管如此，推廣應(yīng)用堿礦渣水泥與混凝土還存在一系列技術(shù)瓶頸。在我國(guó)， 堿礦渣水泥與混凝土的應(yīng)用還停留

40、在混凝土制品以及特種性能開(kāi)發(fā)利用方面。因 此，本文的研究目的旨在為堿礦渣水泥與混凝土的推廣應(yīng)用做一些基礎(chǔ)性研究工 作。主要研究?jī)?nèi)容本文主要研究?jī)?nèi)容：堿礦渣混凝土干縮性能及影響因素研究，包括：堿組 分種類、水玻璃模數(shù)、堿當(dāng)量、水灰比、養(yǎng)護(hù)條件堿礦渣混凝土干縮性能的影響; 膨脹劑及輔助膠凝材料對(duì)堿礦渣混凝土干縮性能的影響，包括：ZY、明磯石膨 脹劑和偏高嶺土類輔助膠凝材料對(duì)堿礦渣混凝土干縮性能的改善作用；膨脹劑 對(duì)堿礦渣混凝土限制膨脹率影響研究。2原材料與試驗(yàn)方法原材料膠凝材料礦渣：重慶鋼鐵集團(tuán)水淬高爐礦渣，摻入1%的YP-3緩凝劑和3%的熟料混磨 至比表面積為423.35m2/kg,其表觀密度為

41、2.95g/cm3。主要化學(xué)成分見(jiàn)表2.1。水泥：重慶地維水泥有限公司生產(chǎn)的P. 042.5水泥。主要化學(xué)成分見(jiàn)表2.1, 基本性能見(jiàn)表2.2o堿組分本試驗(yàn)主要采用水玻璃、NaOH、NazCh三種堿組分。其中水玻璃為重慶井口 化工廠產(chǎn)品，化學(xué)成分見(jiàn)表2.3； NaOH為四川德陽(yáng)片堿，純度99%； NazCh為化 學(xué)純?cè)嚻?。試?yàn)中水玻璃模數(shù)用NaOH調(diào)整。礦物摻合料偏高嶺土：由安徽學(xué)納非金屬材料公司提供，是高嶺土經(jīng)750800煨燒30 40min所得，化學(xué)成分見(jiàn)表2.1。明磯石：采用天然明磯石礦石，化學(xué)成分見(jiàn)表2.1。硬 石膏：市售，密度為2.93kg/n?,化學(xué)成分見(jiàn)表2.1。石 灰：化學(xué)成分

42、見(jiàn)表2.1。熟料：由重慶拉法基有限公司 提供，化學(xué)成分見(jiàn)表2.1。表2.1原材料化學(xué)成分(%)Table 2.1 Chemical compositions of raw materials (%)MaterialSiO2Ah03CaOFe2O3MgOso3K2ONa2OLossSlag33.7113.5638.341.528.480.20-P. O 42.521.405.6357.633.651.572.78-0.143.87Clinker21.824.7762.703.290.872.871.070.102.05ZY8.1018.2732.801.921.8233.36-2.01Aluni

43、te44.0522.301.632.810.3816.551.610.613.40Metakaolin44.1037.140.20-0.600.13-Gypsum1.090.5436.901.02-52.610.010.012.41外加劑采用重慶富康外加劑有限公司生產(chǎn)的ZY膨脹劑，化學(xué)成分見(jiàn)表2.1,性能指 標(biāo)見(jiàn)表2.40細(xì)集料采用四川簡(jiǎn)陽(yáng)中砂，細(xì)度模數(shù)為3.0。粗集料粗集料為重慶歌樂(lè)510和1020粒徑石灰石碎石。配制混凝土?xí)r，510和 10-20粒徑碎石以質(zhì)量比3:7配制使用。水自來(lái)水。表2.2水泥的性能指標(biāo)Properties of ordinary Portland cementMec

44、hanical propertiesSetting time /(h:min)NormalSpecificComp.strength/MPaFlexural strength/MPa3d7d 28d3d7d 28dInitialsetFinalsetconsistency/%surface area /(m2/kg)24.837.855.85.37.49.52:404:3727.2327.7表2.3水玻璃化學(xué)成分(%)Chemical composition of liquid sodium silicate (%)SiO2Na2OMsSolid contentBaumeDensity(g/c

45、m3)27.8011.582.47637.047.51.5表2.4 ZY膨脹劑的性能指標(biāo)Properties of expanding agent ZYMechanical propertiesRestricted expansion rate /(X10-4)Setting timeCompressivestrength/MPaFlexural strength/MPa/(h:min)Normal consistency /%3d 28d3d28d3d/inwater28d/inwater21d/in air(65%RH)InitialsetFinalset27.148.33.66.04.2

46、58.134.012:243:1520.32.2試驗(yàn)方法力學(xué)性能試驗(yàn)堿礦渣混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)按照GB 50081-2002普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn) 方法標(biāo)準(zhǔn)。試件尺寸為100X 100X 100。干縮性能試驗(yàn)堿礦渣混凝土干縮試驗(yàn)參考GBJ 82-85普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn) 方法。試件成型后移入相對(duì)濕度為95%、溫度為203的恒溫室進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng) 護(hù)3d或7d后測(cè)量初始長(zhǎng)度，之后移入相對(duì)濕度為605%、溫度20為3的恒 溫室內(nèi)，分別測(cè)定1、3、7、14、28、45、60、90、120和180d試件長(zhǎng)度，取三 個(gè)試件值的算術(shù)平均值作為該混凝土的收縮值。試件尺寸為100X 100X515。限制

47、膨脹率試驗(yàn)限制膨脹率及干縮率試驗(yàn)參考GB 50119-2003混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范, 試件尺寸為100X100X300。試件置于溫度為202的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)，分別 測(cè)定初始長(zhǎng)度、3d、7d、14d長(zhǎng)度，試件表面用濕布裹覆，且保證充分的濕度。讀 取14d長(zhǎng)度后移入溫度為202,相對(duì)濕度為605%恒溫室中，測(cè)定28d、42d 長(zhǎng)度。X-射線衍射（XRD ）試驗(yàn)試驗(yàn)前將樣品在烘箱中60烘至恒重，采用小磨磨細(xì)并過(guò)0.08篩，分析水 化產(chǎn)物的物相，采用D8 ADVANCE X射線衍射儀。掃描電鏡（SEM ）試驗(yàn)選取混凝土壓碎后的無(wú)集料小塊，試驗(yàn)前將樣品在烘箱中60烘至恒重， 在樣品斷面上噴金后將樣

48、品噴金面置于掃描電鏡下觀察。堿度試驗(yàn)將制備的凈漿試件移入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，至預(yù)定齡期前Id取出試件破碎 后泡入無(wú)水乙醇中48h,烘干（100+5C）至恒重，研磨并通過(guò)0.08篩。稱取細(xì)粉10g 置于潔凈的150ml磨口玻璃瓶中，加入150ml蒸儲(chǔ)水，攪拌均勻，靜置48h后過(guò) 濾，采用HS-40型酸度計(jì)測(cè)定濾液的pH值。3堿礦渣混凝土干縮性能及影響因素研究堿礦渣混凝土干縮引起的體積變形受到約束時(shí)便導(dǎo)致開(kāi)裂，與普通混凝土相 比其影響因素較為復(fù)雜。本文主要研究堿組分種類、水玻璃模數(shù)、堿當(dāng)量、水膠 比對(duì)堿礦渣混凝土干縮性能的影響，并與普通混凝土干縮性能進(jìn)行比較。膠凝材料種類對(duì)混凝土干縮性能的影響據(jù)研

49、究表明，堿礦渣混凝土的水化機(jī)理及水化產(chǎn)物與傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥有著 本質(zhì)上的區(qū)別，這決定了堿礦渣混凝土有不同的干縮特點(diǎn)。T. Bakhareva等研究 者認(rèn)為以水玻璃為激發(fā)劑的堿礦渣混凝土的干縮率是硅酸鹽混凝土的1.62.1倍。表3.1堿礦渣混凝土配合比Table 3.1Mix proportions of alkali-activated slag concrete (AASC)編號(hào)堿組分w/cMs膠集比砂率抗壓強(qiáng)度/MPa/%坍落度/ -堿激發(fā)劑NazO%3d7d28dP6水玻璃41.5 0.400.210.335513.331.450.7P7水玻璃41.5 0.450.210.33616.7

50、17.336.3表3.2普通混凝土配合比Table 3.2Mix proportions of ordinary Portland cement concrete (OPCC)編號(hào)水泥標(biāo)號(hào)膠集比抗壓強(qiáng)度/MPaw/c砂率/%坍落度/ _3d7d28dP12O. P42.50.400.210.335726.131.045.3P13O.P42.50.450.210.336524.929.343.0混凝土配合比本文采用P. O 42.5硅酸鹽水泥與堿礦渣水泥作為膠凝材料，研究混凝土的干 縮行為，其中礦渣和硅酸鹽水泥的細(xì)度分別為423.35和327.70m2/kg。本試驗(yàn)選用 模數(shù)為1.5的水玻璃，N

51、a2O當(dāng)量為4%。堿礦渣混凝土配合比及強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表 3.1,硅酸鹽水泥混凝土配合比及強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3.2?；炷粮煽s性能測(cè)試堿礦渣混凝土與普通混凝土的干縮與120d水分損失測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3.3和圖 3.1o表3.3膠凝材料種類對(duì)混凝土干縮性能的影響Table 3.1 Effect of cementitious material on drying shrinkage of concrete混凝土干縮率/(XI0-6)120d失Id 3d 7d 14d28d45d60d90d120d180d水/%P6185.4363.1437.5542.7588.3658.3673.8687.7699.0

52、708.72.61P766.0310.7435.1504.9563.1617.5650.5679.6700.0716.53.27P1215.575.7114.6174.8229.1297.1335.9374.8394.2405.81.40P1320.086.0128.7197.5258.1336.3379.0417.9439.2454.81.723.1.3試驗(yàn)結(jié)果及分析如表3.1和3.2所示，水灰比為0.40、0.45的堿礦渣混凝土 P6、P7的28天強(qiáng) 度分別達(dá)到50.7MPa、36.3MPa=當(dāng)水灰比較小時(shí)，堿礦渣混凝土的早期強(qiáng)度較普 通混凝土稍低而后期強(qiáng)度發(fā)展較快，其28d強(qiáng)度超過(guò)了普通

53、混凝土。當(dāng)水灰比采 用0.45時(shí)，測(cè)試齡期內(nèi)普通混凝土強(qiáng)度均大于堿礦渣混凝土。600400200800600400200060120180Day圖3.1堿礦渣混凝土和普通混凝土干縮性能對(duì)比Fig. 3.1 Drying shrinkage of AASC in comparison with OPCC如表3.3所示，堿礦渣混凝土 120d水分損失率是普通混凝土的1.7倍左右， 這主要取決于堿礦渣混凝土膠凝孔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。表3.3和圖3.1為堿礦渣混凝土和普通混凝土干縮對(duì)比。試件P6在齡期為180d 時(shí)干縮率為708.7X0-6 ,試件P12干縮率為405.8X10-6。結(jié)果表明堿礦渣混凝土 各齡期

54、干縮率是普通混凝土的L51.8倍。與F. Collins川和T. Bakharev等的研究 結(jié)果基本吻合?？捉Y(jié)構(gòu)尺寸與分布對(duì)混凝土干縮性能有著決定性的作用，堿礦渣 混凝土中絕大部分為孔徑極小的微細(xì)孔，對(duì)于其干縮性能并沒(méi)有較大影響。然而， W. Che/】等人研究表明堿礦渣水泥砂漿水化產(chǎn)物C-S-H凝膠為多孔結(jié)構(gòu)，而砂漿 內(nèi)部孔隙率就主要源于凝膠孔。據(jù)研究堿礦渣混凝土內(nèi)中孔占74%82%,而普 通混凝土的中孔僅占25%36%,且堿礦渣混凝土中多為孔徑為51200nm尺寸的 孔，而普通混凝土中則主要為孔徑大于200nm或小于10nm的孔。堿礦渣混凝土 的孔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)導(dǎo)致其干縮較大。3.2堿組分對(duì)堿礦

55、渣混凝土干縮性能的影響堿組分是堿礦渣水泥的獨(dú)立組分，是該膠凝材料活性形成的動(dòng)力源。堿組分 種類不同，堿礦渣水泥的水化過(guò)程、水化產(chǎn)物組成和結(jié)構(gòu)也不同，因此其混凝土 干縮性能也有差異。與其它影響因素相比，堿組分對(duì)堿礦渣混凝土干縮性能的影 響較復(fù)雜，包括堿激發(fā)劑的種類、堿當(dāng)量（以NazO%計(jì)）和水玻璃模數(shù)等。表3.4堿礦渣混凝土配合比Table 3.4 Mix proportions of AASC編節(jié)堿組分w/c膠集比砂率抗壓強(qiáng)度/MPa/%坍落度/ 一堿激發(fā)劑Na2O%Ms3d7d28dP8NaOH4-0.370.210.334017.323.528.1P9Na2cO34-0.370.210.3

56、34522.631.037.5P1水玻璃41.50.370.210.335127.445.952.3P2水玻璃41.00.370.210.335923.939.239.7P3水玻璃42.00.370.210.331524.540.750.5P14水玻璃31.50.360.210.34411.42.423.8P4水玻璃51.50.370.210.334854.561.464.8P5水玻璃61.50.370.210.335159.262.268.2混凝土配合比常見(jiàn)的用于堿礦渣水泥與混凝土的堿激發(fā)劑有水玻璃、偏硅酸鈉、NaOH、 Na2co3、Na2sO4等。本試驗(yàn)選用研究中最常見(jiàn)的堿組分水玻璃、N

57、aOH和Na2cO3 作為堿激發(fā)劑，堿當(dāng)量選用36%,水玻璃模數(shù)選用1.0、1.5和2.0。堿礦渣混凝 土配合比及強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3.4o堿組分種類對(duì)堿礦渣混凝土性能的影響堿激發(fā)劑種類對(duì)堿礦渣混凝土的工作性能有較大的影響。一般，采用NaOH、 Na2cO3作為激發(fā)劑時(shí)混凝土坍落度較采用水玻璃時(shí)稍小，但凝結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，和易 性相對(duì)較好。硬化后以水玻璃、NaOH、Na2cO3為激發(fā)劑混凝土試件Pl、P8、P9 的密度分別為2.46、2.38、2.40g/cm3o測(cè)試結(jié)果表明選用水玻璃時(shí)，堿礦渣混凝土 有更為密實(shí)的微觀結(jié)構(gòu)。因而，水玻璃激發(fā)堿礦渣混凝土具有更高的抗壓強(qiáng)度， 其28d強(qiáng)度為NaOH激發(fā)混

58、凝土的1.86倍。 P1 P2 B P3 P4 H P5 B P8 P9 E P1460402006040200r1:二二Ea幅liiiil幢一 ;-F 茄lll曲nil簫iilIIMIIiii hfeii量Bg-B_CMCMCMCMCMOJCMCM圖3.2堿礦渣混凝土 3d、28d強(qiáng)度對(duì)比Fig. 3.2 Compressive strengths of AASC at 3 and 28 days如表3.5所示，以Na2cCh作為激發(fā)劑時(shí)堿礦渣混凝土 120d水分損失最大，達(dá) 到2.1%,而NaOH激發(fā)混凝土水分損失率相對(duì)較小。表3.5堿組分對(duì)混凝土干縮性能的影響Table 3.5 Effe

59、ct of alkaline component on drying shrinkage of concrete混凝土干縮率/(X IO 6)120d失Id 3d 7d 14d28d45d60d90d120d180d水/P834.4157.3280.5388.9517.2592.4646.2671.2694.8708.01.81P9152.0252.4343.1413.5453.8472.4488.7504.3515.9525.62.10Pl212.2374.8487.4556.7596.9630.5636.3644.1648.0651.81.84P2196.1305.8402.9456.34

60、85.4510.7523.3538.8546.6556.31.73P3257.3466.0587.4663.1722.3787.4817.5856.3881.6904.92.49P4167.0341.7486.0590.9634.4676.5705.0722.5740.0755.51.75P5120.4285.4457.7585.0632.2678.3711.3728.7744.3757.91.67060120Day圖3.4堿組分種類對(duì)堿礦渣混凝土干縮性能影響Fig. 3.4 Effect of activator on drying shrinkage of AASCo o o O o O