水泥基体参数对砂浆塑性收缩开裂性能的影响.docVIP

水泥基体参数对砂浆塑性收缩开裂性能的影响 摘要：研究了水泥基材料基体参数对砂浆塑性收缩开裂性能的影响。结果表明：水泥品种不同，砂浆的塑性开裂性能不同；水泥标高增大，砂浆的塑性开裂也将加大；存在使砂浆塑性开裂最大化的水灰比；灰砂比越小，砂浆的抗塑性开裂性能越好；粗细集料、外加剂种类、混合料品种及掺量也对砂浆的塑性开裂性能有很大影响。 关键词：塑性收缩开裂；塑性开裂总权重值；水泥基体参数 水泥混凝土时目前结构工程中用量最大的人造建筑材料，但因自身尚存在某些缺陷，如易塑性收缩开裂、抗拉强度低、韧性差等，从而限制了其在工程中的更广泛使用。为此，人们进行了水泥基材料掺入纤维以改善砂浆抗塑性收缩开裂性能的研究，并证实了此举的有效性。但有关水泥基体参数对砂浆塑性收缩开裂性能的影响尚未见资料的系统研究报道，故笔者开展了这方面的工作，研究了水泥品种、水泥标号、水灰比、灰砂比、细集料的细度模数、粗细集料比例、外加剂、混合材品种及掺量等对砂浆塑性开裂性能的影响，以期找到它们的影响规律，为实际工程施工中解决塑性开裂问题提供实验依据。 1 试验 1.1 试验原材料 水泥：425复合硅酸盐水泥、425及525普通硅酸盐水泥、625硅酸盐水泥、425硫铝酸盐水泥、425高铝水泥；集料：细集料为细度模数分别为1.84,2.31和3.50的细、中、粗砂，粗集料为5~25mm的碎石；混合料：粉煤灰和硅灰，其中粉煤灰有原状灰、Ⅱ级灰和Ⅰ级灰；外加剂：减水剂（SN-II）、早强剂（CaCl2)、缓凝剂（柠檬酸钠）；水：自来水。 1.2 试验过程 水泥砂浆拌合料基准配合比为m（水泥）：m（砂）：m（水）=1:1:0.5，其他试件配比根据实验目的不同而变化。砂浆试模为610mm*910mm*19mm的木模，混凝土试模则在前述试模上加高至100mm，具体试验过程详见文献[3]。 2 试验过程及分析 水泥基体参数包括水泥品种、水泥标号、水灰比、灰砂比、粗细集料比例、外加剂及混合材种类等。为研究它们对砂浆塑性收缩开裂性能的影响，笔者进行了一系列试验（结果均列于表1，表中所涉及的比例、掺量均指质量比或质量分数），并对试验结果进行了分析。 2.1 水泥品种的影响 在相同条件下，以基准配合比进行了复合硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、高铝水泥砂浆试件的塑性收缩开裂试验。 由表1可见，相对于复合硅酸盐水泥，其他3种水泥均能不同程度地改善塑性收缩开裂性能，其中以高铝水泥取得的效果最为显著。用高铝水泥制得的试件，在风吹光照的恶劣条件下，从加水成型至24h保持不裂，这一特性对于有特殊要求的工程而言有很大的实用价值。 普通硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥的主要区别在于后者的混合材较多，可能由于在塑性阶段前者的水化速率大于后者，故普通硅酸盐水泥的抗塑性收缩开裂效果较好；硫铝酸盐水泥是由于它的矿物组成使其早期强度建立较快，当毛细管开始蒸发失去水分并形成凹液面时，用该水泥配制的砂浆试件就能有较大的表面强度来与毛细管收缩应力相抗衡，所以相对于复合硅酸盐水泥而言，它表现出了良好的抗塑性收缩开裂性能；高铝水泥的主要矿物组成为C12A7，CA,CA2，β·C2S和C2AS，而其中C12A7的水化速率极快，凝结迅速，使高铝水泥可在24h内即建立起至少36.0MPa的抗压强度和4.0MPa的抗折强度，此强度超过了因毛细管失水而引起的收缩应力，故使得高铝水泥的抗塑性收缩性能特别优异。 2.2 水泥标号的影响 在相同条件下，进行了325,425,525和625这4种标号的普通硅酸盐水泥砂浆试件的塑性收缩开裂试验，其中325水泥是由425水泥掺加20%II级粉煤灰配制而成的。 由表1可见，随着水泥标号的提高，水泥砂浆塑性收缩开裂总权重值增大，这与通常的水泥标号越高，抗压强度越高的规律恰好相反。若以325水泥砂浆为基准，则425水泥对塑性收缩开裂的影响与其基本相同，而525水泥可提高约20%，625水泥更可使其增大约50%，这意味着采用高标号水泥存在易塑性收缩开裂的危险，在炎热干旱地区更应引起重视。原因可能是水泥标号越大，其在早期水化消耗的水量相应越多，而这可使早期水化产物增多，促进早期强度增加；与此同时，这也将使可供蒸发的水量相应减少，加大塑性失水带来的收缩开裂应力。2种影响孰大孰小，决定了水泥基材料是否开裂。对于水泥标号来说，在塑性阶段可能是后一种影响占据主要地位。 2.3 灰砂比的影响 采用4组灰砂比：2:1,1:1,1:2,1:3，于同条件下进行了不同灰砂比的砂浆塑性收缩开裂试验。 由试验结果可见，随着水泥砂浆中砂的比例增大，其塑性收缩开裂总权重值减少。若以灰砂比1:1的水泥砂浆为基准，当灰砂比增大为2: