陶粒在碱矿渣混凝土中的吸水返水特性.docx
陶粒在碱矿渣混凝土中的吸水返水特性摘要：采用U型管微压测定装置，对陶粒在净水灰比相同、水泥类型不同的混凝土中的吸水返水特性进行对比分析。研究结果表明，在碱矿渣混凝土中，碱矿渣水泥的需水性的特点决定了陶粒的吸水速率快，而矿渣的加速解体使得陶粒的吸水速率降低。另外，水化反应激烈程度决定陶粒何时进入返水阶段，由于中性钠盐碱矿渣混凝土水化反应缓慢，因此其进入返水阶段比较迟，而加入一定量的水玻璃，能加快反应进程，使得陶粒更快进入返水阶段。碱矿渣混凝土的孔结构致密性使得其返水过程的后期以及平衡阶段进程比普通混凝土更加缓慢。关键字：陶粒，碱矿渣混凝土，吸水返水特性1试验方案1.1 原材料采用福建炼石牌42.5R普通硅酸盐水泥，表观密度为3050kgn采用闽江中砂，细度模数2.3,表观密度2630kg,级配见表1。采用福州市自来水。采用福州泰宇混凝土厂矿渣。采用的Na2SO4>NaOH等化学用品均为分析纯。采用的NazSQ模数用NaOH调整为1.2o模数调整方法参照文献8。采用湖北宜昌圆球型页岩陶粒，基本指标见表2,级配见表3。表1细骨料级配（分计筛余）单位：%类铲、<0.15mm0.15mm().30mm0.60mm1.18mm2.36mm4.75mm河砂100.094.460.231.42.40.60.0表2陶粒基木指标类型堆积密度（kg/mD表观密度（kgm3）筒压强度（MPa）1h24h吸水率()陶粒85014786.12/4.06表3粗骨料级配（分计筛余）单位：%孔径<5mm5mm10mm16mm20mm类型陶粒100.099.058.28.00.01.2 配合比木试验混凝土的配合比如错误!未找到引用源。所示。试验配合比中保持陶粒、砂和水的用量不变，唯一变化的是水泥类型。JZT采用普通硅酸盐水泥，ZXT采用中性钠盐碱矿渣水泥，FHT采用复合激发剂碱矿渣水泥。净水灰比保持为0.35,所有的粗骨料在试验前均在太阳下曝晒至恒重，然后提前用水预湿24h。编号水泥陶粒砂水JZT480638607168编号NazSOa矿渣水泥陶粒砂水ZXT4840824638607168编号Na2SO4Na2SiO3NaOH矿渣水泥陶粒砂水FHT367.14.940824638607168表4单位：（kgr3）碱矿渣陶粒混凝土配合比1.3 试验方法根据U型管微压测定原理和方法，研制出的试验装置见图1,精度达到0.01mL试验前,先在陶粒上钻孔至中心，将U型管接头插入孔中并进行密封，待密封胶凝固后将陶粒放入净水或新拌好的陶粒混凝土中，开始观测其吸水返水过程。试验时保持陶粒埋入净水或混凝土中的深度相同，陶粒的大小、质量尽可能一致，且28d龄期的陶粒吸水返水变化规律取3个试样试验结果的平均值。（a）装置示意图（b）装置实物图图1U型管微压测定装置2吸水返水试验结果2.1陶粒在混凝土中的吸水返水特性考虑水泥类型不同的情况下，陶粒在混凝土中28d龄期的吸水返水变化规律如错误!未找到引用源。所示。从错误!未找到引用源。可以看出，陶粒在混凝土中的吸水返水变化规律表现为上升段（吸水）一下降段（返水）一平衡段三个阶段。当陶粒初加入到混凝土中，相对湿度RHm>RHt,水分由水泥浆向陶粒迁移，表现为U型管液面上升，处于上升段；当水泥水化进行一段时间后，水泥浆中的水分减少，而陶粒之前已从水泥浆中吸收了部分水分或拌制时本身含有水分，此时RHDRH,这时水分从陶粒向水泥浆迁移，U型管液面下降，处于下降段；水泥水化到后期，水泥石中相对湿度降至较低时，陶粒也返出大部分的水，陶粒内部湿度与水泥石湿度达到平衡，U型管液面变化不大，即第三个阶段。, I1I , I' I 'I' IO 51015202530t(d)图2陶粒在混凝土中的吸水返水规律(a) JZT上升段W01X(b) ZXT上升段FOLX(c)FHT上升段图3陶粒在混凝土中的吸水阶段规律吸水阶段：同水灰比情况下，普通硅酸盐水泥需水性比碱矿渣水泥大，因此普通硅酸盐水泥浆粘度相对较大。此时，普通硅酸盐水泥的吸水速率要慢于中性钠盐碱矿渣水泥。随着初期水化反应的进行，由于Na+离子对于矿渣水解的促进作用，以及SO4、离子与矿渣溶出物中的Ca?+结合生成沉淀物，促使拌合物更加粘稠，而普通硅酸盐水泥因掺有石膏而使得其水化减缓，因此之后碱矿渣混凝土的吸水速率要慢于普通硅酸盐水泥。掺入水玻璃的FHT组,其水化反应速率最快，因此更快到达吸水阶段顶峰,在0.458d时，最大吸水量为0.041ml。其次为JZT,在0.563d时，最大吸水量为0.072ml。最后到达吸水阶段顶峰的是反应缓慢地ZXT,在1.063d时，最大吸水量为0.062ml。101510r15(c)FHT下降段图4陶粒在混凝土中的返水阶段规律返水阶段：其主要原因是由水泥石水化引起的水泥石相对湿度降低和毛细孔半径减小,使水泥石中毛细孔负压增大；而陶粒由于吸水阶段的吸水使相对湿度升高，且陶粒的内部孔径大于水泥石毛细孔，使得水由陶粒向水泥石中迁移。另外，当混凝土所处环境湿度低于混凝土内部湿度，水泥石也会丧失水分，同样会使陶粒中的水分向水泥石迁移。当陶粒相对湿度与水泥石相对湿度达到新的平衡，返水阶段结束。从图4中可以看到，JZT返水速率要大于ZXT和FHT,这是由于矿渣在前期的剧烈反应之后，水化进入平缓期，而普通硅酸盐水泥的反应相较于矿渣更加剧烈，因此，其返水速率更快。当水化都进入平缓期后，由于碱矿渣混凝土的孔结构更加致密，水分由陶粒迁移至水泥石的阻力更大，因此其返水时间更长。JZT组在0.563d左右开始返水，返水时间持续5d左右，最大返水量为0.083ml。ZXT组在1.063d左右开始返水，返水时间持续13d左右，最大返水量为0.077ml。FHT组在0.375d左右开始返水，返水时间持续Ud左右，最大返水量为0.062ml。2O 5 IO 15202530Hd)051015202530Hd)(a) JZT平衡段(b) ZXT平衡段(c)FHT平衡段图5陶粒在混凝土中的平衡阶段规律平衡阶段：这主要是由于水泥石中相对湿度降至较低时，水泥石毛细孔含水少，气体渗透扩散都比较容易，由于大气中压力高于水泥石中的气压，使空气向水泥石内扩散，使水泥石压力上升，陶粒内压力也随之上升，并逐渐与大气压力相平衡。由于ZXT和FHT的孔结构相对JZT更加密实，因此ZXT和FHT的平衡过程更加缓慢，曲线也更加平缓。3结论1、在碱矿渣混凝土中，碱矿渣水泥的需水性的特点决定了陶粒的吸水速率快，而矿渣的加速解体使得陶粒的吸水速率降低。2、水化反应激烈程度决定陶粒何时进入返水阶段，由于中性钠盐碱矿渣混凝土水化反应缓慢，因此其进入返水阶段比较迟，而加入一定量的水玻璃，能加快反应进程，使得陶粒更快进入返水阶段。3、碱矿渣混凝土的孔结构致密性使得其返水过程的后期以及平衡阶段进程比普通混凝土更加缓慢。
