·610· 北京科技大学学报 第33卷 粉煤灰的矿渣胶凝材料，3d抗折强度最低的是粉煤 2.4矿渣粉煤灰复合胶凝材料的抗硫酸盐侵蚀性 灰掺量为20%的胶凝材料.7d和28d的抗折、抗压 能 强度分别在矿渣掺量为72%、粉煤灰掺量10%时获 抗硫酸盐侵蚀是建筑胶凝材料的重要性能特征 得最大值. 之一，本研究中测定了复合胶凝体系的抗硫酸盐侵 从表4和表5中还可以看出，外加剂的掺入对 蚀性能.表6是根据GB/T2420一1981《水泥抗硫酸 胶凝材料的流动度改善明显，降低了水胶比，同时早 盐侵蚀快速试验方法》对表4中配方6的测试结果， 期和后期强度改善较为明显.3d龄期的抗折和抗 对比用山水水泥厂生产的42.5R普通硅酸盐水泥， 压强度分别能提高约3.2MPa和3MPa,7d龄期的 制成胶砂试块，在温度20±1℃、相对湿度不小于 抗折和抗压强度分别能提高约3.7MPa和9MPa, 90%的环境下养护.分别测试3d和28d龄期在水 28d龄期的抗折和抗压强度分别能提高约3.5MPa 中和3%化学纯无水硫酸钠溶液中胶砂的抗压强度 和12.3MPa.这可归结于外加剂具有减水、激发和 和抗折强度，取三块强度相同的试样的平均值记录 增强等多种功能 结果 表6硫酸盐侵蚀测试结果 Table 6 Results of erosion resistance to sulfates 抗折强度 抗压强度 抗蚀系数， 胶凝材料 水中，R本折MPa 硫酸盐溶液中，R酸新/MPa 水中，R水压MPa 硫酸盐溶液中，Rs酸乐MPa Rs酸压R水压 表4中配方6 14.6 15.8 58.9 64.2 1.08 OPC 11.8 10.6 52.2 48.3 0.93 从表6可以看出：在3%硫酸盐侵蚀溶液中，普 2.5矿渣粉煤灰复合胶凝材料体系混凝土抗碳化 通硅酸盐水泥(OPC)砂浆试块抗折、抗压强度均降 性能 低，抗蚀系数小于1.0，为0.93：掺合料为82%的复 碳化性能是与混凝土的耐久性能密切相关，是 合胶凝材料6的胶砂试块抗折、抗压强度均提高，抗 衡量钢筋混凝土结构可靠度的重要指标.通过表7 蚀系数大于1.0，为1.08.说明通过优化复合胶凝 的混凝土配合比制备高性能混凝土，按照 材料的粒级与活性，掺入矿渣和粉煤灰可以增强胶 DL/T5150一2001《水工混凝土试验规程》中的碳化 砂试块的抗硫酸盐侵蚀能力. 试验规定进行，所用试件为100mm×100mm× 从表6还可以看出，配方6制得复合胶凝材料 400mm的菱柱体，成型后养护到28d龄期，在60℃ 的抗折强度、抗压强度和抗硫酸盐侵蚀能力均优于 温度下烘48h,然后用加热的碳化石蜡密封表面，只 对比研究中42.5R普通硅酸盐水泥.说明复合胶凝 留下相对的两个侧面，放入CCB-70A型混凝土碳 材料强度达到普通硅酸盐水泥42.5R标准并具有 化箱中进行碳化快速试验，碳化箱二氧化碳浓度保 良好的抗硫酸盐侵蚀能力 持在20%±3%，温度20±5℃、相对湿度70%± 胶凝材料抗硫酸盐侵蚀性能除与侵蚀环境的强 5%的环境，碳化3、7和14d后测定碳化深度.对比 度有关外，主要受胶凝材料体系中的水化硅酸钙、钙 采用普通硅酸盐水泥作为胶凝材料的混凝土，其混 矾石、Ca(OH),含量及致密程度的影响.由于复合 凝土的水胶比W/C、坍落度、28d抗压强度和碳化 胶凝材料体系掺入了大量的矿渣和粉煤灰，矿物活 14d后抗压强度见表7（限于篇幅，略去抗折强度和 性掺合料的火山灰效应加速反应，生成水钙沸石、 碳化14d龄期之外的抗压强度). CS-H凝胶、钙矾石和其他的水化产物，对空隙起 表7结果表明，配制的混凝土的坍落度均符合生 到填充作用.此外，胶凝材料28d龄期时水化均不 产施工要求.在混凝土配合比一定的情况下，配方6 可能完全完成，此时置于硫酸盐环境中反而有利于 的胶凝材料14d龄期抗压强度比普通硅酸盐水泥配 混合材料活性的激发，形成胶凝产物.加上未水化 制的混凝土略高。从表7中还可以看出：在碳化条件 的混合材料细颗粒的微集料作用，复合胶凝体系的 下，两种材料的抗压强度比均大于1，说明碳化对抗 水化硬化后的结构变得更加致密，从而改善了胶凝 压强度发展有一定的益处：配方6的混凝土碳化强度 材料浆体的孔结构，也有利于抗硫酸盐侵蚀能力的 变化比值高于普通硅酸盐水泥，说明矿渣一粉煤灰基 提高. 复合胶凝材料的抗碳化性能优于普通硅酸盐水泥.北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 粉煤灰的矿渣胶凝材料，3 d 抗折强度最低的是粉煤 灰掺量为 20% 的胶凝材料． 7 d 和 28 d 的抗折、抗压 强度分别在矿渣掺量为 72% 、粉煤灰掺量 10% 时获 得最大值． 从表 4 和表 5 中还可以看出，外加剂的掺入对 胶凝材料的流动度改善明显，降低了水胶比，同时早 期和后期强度改善较为明显． 3 d 龄期的抗折和抗 压强度分别能提高约 3. 2 MPa 和 3 MPa，7 d 龄期的 抗折和抗压强度分别能提高约 3. 7 MPa 和 9 MPa， 28 d龄期的抗折和抗压强度分别能提高约 3. 5 MPa 和 12. 3 MPa． 这可归结于外加剂具有减水、激发和 增强等多种功能． 2. 4 矿渣粉煤灰复合胶凝材料的抗硫酸盐侵蚀性 能 抗硫酸盐侵蚀是建筑胶凝材料的重要性能特征 之一，本研究中测定了复合胶凝体系的抗硫酸盐侵 蚀性能． 表 6 是根据 GB /T2420—1981《水泥抗硫酸 盐侵蚀快速试验方法》对表 4 中配方 6 的测试结果， 对比用山水水泥厂生产的 42. 5R 普通硅酸盐水泥， 制成胶砂试块，在温度 20 ± 1 ℃、相对湿度不小于 90% 的环境下养护． 分别测试 3 d 和 28 d 龄期在水 中和 3% 化学纯无水硫酸钠溶液中胶砂的抗压强度 和抗折强度，取三块强度相同的试样的平均值记录 结果． 表 6 硫酸盐侵蚀测试结果 Table 6 Results of erosion resistance to sulfates 胶凝材料 抗折强度 抗压强度 水中，R水折 /MPa 硫酸盐溶液中，R酸折 /MPa 水中，R水压 /MPa 硫酸盐溶液中，RS酸压 /MPa 抗蚀系数， RS酸压 /R水压 表 4 中配方 6 14. 6 15. 8 58. 9 64. 2 1. 08 OPC 11. 8 10. 6 52. 2 48. 3 0. 93 从表 6 可以看出: 在 3% 硫酸盐侵蚀溶液中，普 通硅酸盐水泥( OPC) 砂浆试块抗折、抗压强度均降 低，抗蚀系数小于 1. 0，为 0. 93; 掺合料为 82% 的复 合胶凝材料 6 的胶砂试块抗折、抗压强度均提高，抗 蚀系数大于 1. 0，为 1. 08． 说明通过优化复合胶凝 材料的粒级与活性，掺入矿渣和粉煤灰可以增强胶 砂试块的抗硫酸盐侵蚀能力． 从表 6 还可以看出，配方 6 制得复合胶凝材料 的抗折强度、抗压强度和抗硫酸盐侵蚀能力均优于 对比研究中 42. 5R 普通硅酸盐水泥． 说明复合胶凝 材料强度达到普通硅酸盐水泥 42. 5R 标准并具有 良好的抗硫酸盐侵蚀能力． 胶凝材料抗硫酸盐侵蚀性能除与侵蚀环境的强 度有关外，主要受胶凝材料体系中的水化硅酸钙、钙 矾石、Ca( OH) 2 含量及致密程度的影响． 由于复合 胶凝材料体系掺入了大量的矿渣和粉煤灰，矿物活 性掺合料的火山灰效应加速反应，生成水钙沸石、 C--S--H 凝胶、钙矾石和其他的水化产物，对空隙起 到填充作用． 此外，胶凝材料 28 d 龄期时水化均不 可能完全完成，此时置于硫酸盐环境中反而有利于 混合材料活性的激发，形成胶凝产物． 加上未水化 的混合材料细颗粒的微集料作用，复合胶凝体系的 水化硬化后的结构变得更加致密，从而改善了胶凝 材料浆体的孔结构，也有利于抗硫酸盐侵蚀能力的 提高． 2. 5 矿渣粉煤灰复合胶凝材料体系混凝土抗碳化 性能 碳化性能是与混凝土的耐久性能密切相关，是 衡量钢筋混凝土结构可靠度的重要指标． 通过表 7 的混凝土配合比制备高性能混凝土，按 照 DL /T 5150—2001《水工混凝土试验规程》中的碳化 试验 规 定 进 行，所 用 试 件 为 100 mm × 100 mm × 400 mm的菱柱体，成型后养护到 28 d 龄期，在 60 ℃ 温度下烘 48 h，然后用加热的碳化石蜡密封表面，只 留下相对的两个侧面，放入 CCB--70A 型混凝土碳 化箱中进行碳化快速试验，碳化箱二氧化碳浓度保 持在 20% ± 3% ，温度 20 ± 5 ℃、相对湿度 70% ± 5% 的环境，碳化 3、7 和 14 d 后测定碳化深度． 对比 采用普通硅酸盐水泥作为胶凝材料的混凝土，其混 凝土的水胶比 W/C、坍落度、28 d 抗压强度和碳化 14 d 后抗压强度见表 7( 限于篇幅，略去抗折强度和 碳化 14 d 龄期之外的抗压强度) ． 表 7 结果表明，配制的混凝土的坍落度均符合生 产施工要求． 在混凝土配合比一定的情况下，配方 6 的胶凝材料 14 d 龄期抗压强度比普通硅酸盐水泥配 制的混凝土略高． 从表 7 中还可以看出: 在碳化条件 下，两种材料的抗压强度比均大于 1，说明碳化对抗 压强度发展有一定的益处; 配方 6 的混凝土碳化强度 变化比值高于普通硅酸盐水泥，说明矿渣--粉煤灰基 复合胶凝材料的抗碳化性能优于普通硅酸盐水泥． ·610·