普通硅酸鹽水泥—粉煤灰復合膠凝材料水化程度探討

■劉思良 ■江西省建筑材料工業科學研究設計院，江西 南昌 330001

對膠凝材料抗壓強度進行研究的目的主要是確定和探索膠凝材料內部水泥水化程度以及水化速度，對于測定水泥水化程度以及水化速度，所用的方法一般包括化學結合水量法、水化熱法、計算機模擬法、圖像分析法等。［1］而普通硅酸鹽水泥——粉煤灰復合膠凝材料因為體系中存在粉煤灰、火山灰反應以及水泥水化反應，所以，原來的表征水泥水化程度參數難以直觀地對復合膠凝材料內部水泥水化程度進行表述，由于粉煤灰幾乎不參與水化反應，所以本文用復合膠凝材料膠砂抗壓強來表述復合膠凝材料內部水泥水化程度與速度。

為了能夠進一步分析和探討復合膠凝材料中水泥的水化程度以及速度，本文將在不同的粉煤灰摻量，不同的養護條件下，不同的齡期等情況下去測試復合膠凝材料膠砂抗壓強度，從而去分析復合膠凝材料內部水泥的水化速度與程度。

1 試驗

1.1 原材料與配合比分析

試驗用原材料

水泥:亞東水泥有限公司生產的洋房牌P.O42.5R 級水泥，其物理性能見表1。

表1 P.O42.5R 級水泥的物理性能

摻合料:新昌電廠生產的F 類干排II 級粉煤灰，其性能見表2

表2 粉煤灰性能

砂:中國ISO 標準砂

水:自來水

1.2 試樣制備以及測試方法分析

按GB/T17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法》以及GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》相關規定方法制作膠砂試樣，并分別在不同溫度之下養護，到齡期試壓膠砂條抗壓強度。

2 結果與分析

通過上述表格數據不難發現，在煤灰摻量不斷加大的情況下，膠砂強度增長慢，水泥的水化速度降低，但是齡期越長膠砂強度相差越小，所以隨著粉煤灰摻量的增加下，水泥最終的水化程度是有所提高得。并且受溫度影響較為明顯，溫度越高，水化速度和程度都相對較好，在膠砂試樣抗壓強度上有直接體現。下面對具體的水化程度進行分析和比較。

2.1 水泥水化程度分析

從試驗數據結果中不難發現粉煤灰的摻入導致復合膠凝材料中水泥水化程度降低;相同條件下粉煤灰摻入量越大，其膠砂試樣抗壓強度越來越小，造成這種現象的原因是復合膠凝材料中水化產生強度的成分越來越少，水化速度也相對較慢;養護溫度對于對于早期的水泥水化有非常明顯的促進作用，但是養護齡期越長作用越不明顯。高溫養護對于后期水化程度的不斷增長不會產生任何益處。在水化齡期逐漸延長的情況下，膠砂試樣的水化反應增長趨勢逐漸平穩，并且在90d 齡期時可能不同溫度養護的膠砂試樣水化程度會非常接近。所以，在高溫環境情況下，水泥初期的水化速度相對較快，后期較慢。但是，標養條件下水泥初期水化相對較為緩和，水化反應會長期處在邊界反應控制階段，導致水泥水化程度出現緩慢持續的增長。

2.2 粉煤灰反應程度分析

根據實驗數據不難發現高溫養護或者標準養護環境下，粉煤灰反應程度會根據水化齡期時間的延長而開始提升，并且會在粉煤灰摻量的增加下開始降低;但是，這種增長速度并不顯著。由于養護溫度的不斷提升導致粉煤灰早期火山灰活性較為顯著，導致其參與反應的數量開始增加;在水化齡期不斷增長的情況下，高溫養護粉煤灰反應程度曲線逐漸平緩，其增長速度和標準養護相比較不夠明顯。

3 結論

本文通過系統的研究得出以下結論，首先，粉煤灰摻入到復合膠凝材料中將會降低其總水化程度，但是，體系內部的水泥水化程度可能在粉煤灰稀釋作用下進一步提升，也就是說粉煤灰摻量的不斷增加，將會降低其反應程度，提升水泥水化程度。

其次，高溫養護因為熱激發效應導致水泥水化反應不斷提升，也進一步加快了粉煤灰火山灰的反應進程。［7］所以，對早齡期體系的總水化程度、粉煤灰反應程度都有著顯著的提升作用，但是，可能導致后期體系總水化程度難以提升，溫度對于水化程度的趨勢影響逐漸降低。

最后，水泥水化對于復合膠凝材料的力學性能作出的貢獻可能體現在早齡期之前，粉煤灰的作用則大都在水化后期體現出來。

［1］何智海，劉寶舉.蒸養條件對水泥-粉煤灰復合膠凝材料水化性能的影響［J］.粉煤灰綜合利用，2007，03∶12-14.

［2］閻培渝.粉煤灰在復合膠凝材料水化過程中的作用機理［J］.硅酸鹽學報，2007，S1∶167-171.

［3］韓方暉，王棟民，閻培渝.含不同摻量礦渣或粉煤灰的復合膠凝材料的水化動力學［J］.硅酸鹽學報，2014，05∶613-620.

［4］石明霞，謝友均，劉寶舉.水泥-粉煤灰復合膠凝材料的水化性能研究［J］.建筑材料學報，2002，02∶114-119.

［5］何智海，劉運華，謝友均，龍廣成.蒸養條件下水泥-粉煤灰復合膠凝材料的水化性能研究［J］.工業建筑，2008，S1∶807-812.

［6］陳琳，潘如意，沈曉冬，馬素花，黃葉平，鐘白茜.粉煤灰-礦渣-水泥復合膠凝材料強度和水化性能［J］.建筑材料學報，2010，03∶380-384.

［7］李響，閻培渝.高溫養護對復合膠凝材料水化程度及微觀形貌的影響［J］.中南大學學報(自然科學版)，2010，06∶2321-2326.