沸石粉對自密實混凝土內養護效果的試驗研究

肖良麗，榮亞威，向銘銘，陳今東，鄭世豪，雷　勇

(武漢科技大學城市建設學院，武漢 430070)

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沸石粉對自密實混凝土內養護效果的試驗研究

肖良麗，榮亞威，向銘銘，陳今東，鄭世豪，雷勇

(武漢科技大學城市建設學院，武漢 430070)

摘要：論文主要研究沸石粉對自密實混凝土的強度和內養護效果的影響。通過六組108塊膠砂齡期分為7 d、28 d、90 d的試塊的抗折和抗壓強度以及5組90塊混凝土試塊的齡期為7 d、28 d、90 d抗壓強度的研究顯示：摻有0~4%沸石粉對自密實凝土的膠砂體系強度的內養護效果和強度及摻有0~2%沸石粉對提高自密實凝土的內養護效果和強度效果最佳；在摻有沸石粉的自密實混凝土的強度和內養護性能可以協調發展，即在改善混凝土內養護性能的同時，提高混凝土的強度。

關鍵詞：內養護；沸石粉；自密實混凝土；抗壓強度

近年來，我國建筑行業對高性能混凝土的需求量越來越大。但是高性能混凝土水灰比一般都較低，并且高活性礦物摻合料的廣泛應用，其二次水化反應又需要更多的水分，加劇了混凝土的早期和后期自收縮，因而，高性能混凝土的養護是十分必要的，混凝土內養護技術在一定程度上能夠解決高性能混凝土收縮開裂問題。高效的內養護可以減少混凝土的開裂，促進水泥水化及礦物摻合料的二次水化，提高混凝土的強度和耐久性。該文主要研究常見混凝土摻料沸石粉作為內養護劑對自密實混凝土的強度的影響[1-4]。

1試驗

1.1　原材料

1)礦粉，亞東S95礦粉，礦粉的化學成分如表1所示，礦粉性能指標符合《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣》 GB/T 18046—2008 要求。

水泥：采用P·O42.5水泥，其化學成分含量如表1所示。

2)粉煤灰：粉煤灰采用Ⅰ級粉煤灰，其化學成分含量如表1所示。

3)微珠：其化學成分如表1所示。

4)碎石：針片狀含量3.6%，壓碎指標7.5%，含泥量0.5%，泥塊含量0%，級配合格，符合5～20 mm碎石標準要求。

5)砂子：細度模數2.59，含泥量2.9%，泥塊含量0%，級配合格，符合Ⅱ級中砂標準求有機物含量少、無堿活性。

6)減水劑：西卡PC-5減水劑。

7)拌合水：采用符合《混凝土用水標準》(JGJT 63—2009)的要求的拌和用水。

1.2　方法

膠砂試塊的制作方法：每鍋膠砂用攪拌機進行機械攪拌。把水加入鍋里，再加入水泥，把鍋放在固定架上，上升至固定位置。然后立即開動機器，低速攪拌30 s后，在第二個30 s開始的同時均勻地將標準砂加入。各個攪拌階段，時間誤差應在±1 s以內。試件參照《水工混凝土試驗規程》成型制作。混凝土抗壓強度的測定方法按照《普通混凝土力學性能試驗方法標準》(GB/T 50081—2012)規定的方法進行測定，齡期分為7 d、28 d、90 d[5-8]。

混凝土試塊制作方法:為使混凝土內養劑在混凝土中均勻地分散，按一定的順序添加混凝土原材料。首先把膠凝材料與砂石一起加入攪拌機，干攪30 s后將外加劑、水和吸水后的沸石粉加入，再攪拌3 min。混凝土的狀態控制在塌落度為600~650 mm之間，主要控制外加劑用量，用水量保持定量。試件參照《水工混凝土試驗規程》成型制作。混凝土抗壓強度的測定方法按照《普通混凝土力學性能試驗方法標準》(GB/T 50081—2012)規定的方法進行測定，齡期分為7 d、28 d、90 d。

1.3　試驗器材

1)膠砂抗折試驗機：無錫建筑材料儀器機械廠YDW-10微機控制電子式抗壓抗折試驗機。

2)膠砂抗壓試驗機：無錫建筑材料儀器機械廠TYE-300型壓力試驗機。

3)混凝土抗壓試驗機：中國建材技術裝備總公司無錫建筑材料儀器機械廠NYL-3000B壓力試驗機。

1.4　試驗方案

1)沸石粉膠砂試驗設計

實驗目的：研究沸石粉摻量對自密實混凝土相應膠砂抗壓和抗折強度的影響，為摻入沸石粉作為內養護劑的混凝土在實際工程中的應用提供膠砂的最優配合比。

方案：沸石粉取代水泥質量分數0%、2%、4%、6%、8%、10%開展膠砂試驗，成型后測試7 d、28 d、90 d強度。試塊尺寸為40 mm×40 mm×160 mm的棱柱體，共六組108塊膠砂試塊。

2)沸石粉在混凝土中的應用研究試驗配合比

實驗目的：研究沸石粉摻量對自密實混凝土在自然養護和標準養護下的抗壓強度的影響，研究出沸石粉作為內養護劑在自密實混凝土中的最優摻量。

方案：沸石粉摻量控制在0%、2%、4%、6%、8%替代水泥配合比如表2。減水劑含量根據狀態調整。成型過程中對其工作性能進行測試，塌落度均控制在600~650 mm。成型后測試7 d、28 d、90 d抗壓強度。試塊150 mm×150 mm×150 mm，一共制作混凝土試塊5組90塊。

表2　膠砂試驗配合比

表3　混凝土試驗配合比

備注：1)表2,表3除了減水劑是相對于水的含量是占水的百分比外，其他的材料含量單位均是kg；2)試驗時碎石含水量1.46%，河沙含水量12.2%；3)實驗計劃有6#試驗組，即沸石粉替代量10%的試驗，由于3#、4#、5#的減水劑摻量均大于15%，從實際的施工考慮來看，不經濟，舍棄。4)表3所列配合比每組均有兩個配合比，其中現場配合比是根據實驗室配合比以及河沙碎石含水量計算所得。

2沸石粉對膠砂度的影響

標準條件養護和自然養護條件下，沸石粉的摻入對膠砂試塊各個時期的抗折及抗壓強度的影響如圖1和圖2所示。

分析圖1和圖2可得，沸石粉對膠砂的抗壓、抗折強度的影響顯著，隨著沸石粉摻量的提高，會產生膠砂強度下降的現象，在未加沸石粉的狀態下，標準養護下的膠砂的抗折和抗壓強度比自然養護下的膠砂的抗折和抗壓強度要高，但在加入沸石粉之后，兩者之間的強度差值減小，而且在沸石粉含量相同的情況下，隨養護時間的增加，兩者之間的強度差值減小。由此可見，沸石粉對膠砂有較好的內養護效果。由圖1和圖2綜合分析可得，膠砂中的沸石粉最優摻量是在0~2%。

3沸石粉對自密實混凝土強度的影響

標準條件下養護和自然條件下養護，沸石粉的摻入對自密實混凝土強度性能的影響如表4和圖3所示。

表4　沸石粉對自密度混凝土強度的影響　/MPa

分析圖3可得，沸石粉對自密實混凝土的強度的影響顯著，隨著沸石粉摻量的提高，會產生混凝土強度下降的現象，在未加沸石粉的狀態下，標準養護下的自密實混凝土強度比自然養護下的自密實混凝土的強度要高，但在加入沸石粉之后，早期時兩者之間的強度差值減小，內養護效果顯著，但在后期，內養護效果不明顯。由此可見，沸石粉能提升自密實混凝土早期的內養護效果。從圖3中看出，自密實混凝土中的沸石粉最優摻量是在0~4%。

4結論

a.在摻入沸石粉時，自密實混凝土膠砂的自然養護條件下的抗壓和抗折強度能相對提高，但摻量過多時對自密實混凝土膠砂強度有負面影響，可以較小幅度地降低自密實混凝土膠砂的強度。由以上分析可得，膠砂中的沸石粉最優摻量是在0～2%。而要取得更精確的最優摻量，需在此摻量范圍內進行進一步試驗研究。

b.在摻入沸石粉之后，自密實混凝土在自然養護條件下的強度能相對提高，而且對早期的混凝土強度影響更顯著。但摻量過多時自密實混凝土的強度有所降低。由以上分析可得，自密實混凝土的沸石粉最優摻量是在0~4%。而要取得更精確的最優摻量，需在此摻量范圍內進行進一步試驗研究。

c.在摻有沸石粉的自密實混凝土的強度和內養護性能可以協調發展，即在改善混凝土內養護性能的同時，提高混凝土的強度。

d.隨著沸石粉摻量的提高，為保證自密實混凝土的工作性能，需提高減水劑摻量，從經濟角度來看，為了不過多摻入減水劑，可以研究如何在保證沸石粉對自密實混凝土的內養護性能的效果的前提下，較少使用減水劑。

參考文獻

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[2]逄魯峰. 新型內養護劑對高性能混凝土強度和收縮性能的影響[C].山東華迪建筑科技有限公司，“科隆杯”混凝土外加劑征文集分會第十三次會員代表大會論文集.山東,2012.

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[6]李鐵軍.超吸水聚合物內養護混凝土試驗研究[D].寧夏:寧夏大學，2011.

[7]GB/T 50081. 普通混凝土力學性能試驗方法標準[S].北京:中國建筑工業出版社, 2012.

[8]sl352.水工混凝土試驗規程[S]． 北京:中國建筑工業出版社, 2006.

Internal Curing Effect Experimental Research of

Self-compacting Concrete

XIAOLiang-li,RONGYa-wei，XIANGMing-ming，CHENJin-dong，ZHENGShi-hao，LEIYong

(School of Urban Construction,Wuhan University of Science and Technology,Wuhan 430070,China)

Abstract:The influence of zeolite powder to the strength and the effect of internal curing of self-compacting concrete are mainly discussed in this article. The result of test about the flexural strength and the compressive strength of motar and the compressive strength of concrete reveals: Motar mixed with 0~2% zeolite powder is the optimal production in the effect of internal curing and strength, self—compacting concrete mixed with 0~4% zeolite powder is the optimal production in the effect of internal curing and strength.The strength and the performance of internal curing of the self-compacting concrete mixed with zeolite powder can develop coordinately,that is,the internal curing performance of concrete can be improved while the strength of the concrete is enhanced.

Key words:internal curing；zeolite powder；self-compacting concrete；compressive strength

作者簡介：肖良麗(1973-)，副教授.E-mail:xiaoliangli@wust.edu.cn

基金項目：武漢科技大學大學生創新項目.

收稿日期：2015-10-17.

doi:10.3963/j.issn.1674-6066.2015.06.010