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蒸养条件下大掺量矿物掺合料混凝土的性能研究

周醒
摘 要：作为生产混凝土预制构件的重要工艺技术，蒸汽高温养护在提升混凝土早期强度方面具有重要的作用，间接地提高生产效率。为了更好地探究蒸养条件下大掺量矿物掺合料混凝土的性能，本文首先阐述了预制构件及蒸养混凝土，然后分析了矿物掺合料在混凝土中的应用，最后着重探讨了复合矿物掺杂料对蒸养混凝土性能的影响，希望能够为今后的相关研究提供一定的参考依据。
关键词：蒸养；复合矿物掺合料；混凝土；性能
：TU528 ：A ：1671-2064（2017）18-0077-02
随着社会经济的快速发展，工程建筑水平的不断提升，建筑行业在近些年中已经取得了显著的成绩，建筑行业已经成为了国民经济发展的支柱性产业之一。但是，我们必须承认的是，就当前的全国整体的建筑行业发展情况来看，仍然存在一定的不足之处，预制构件现场浇筑就比较具有代表性，该种方式不仅能耗高、效率低，对生态环境造成的污染也非常严重。要想改变这些存在的问题，促进建筑行业的卡快速发展，提高建筑构件的生产效率成为了必然趋势，使用者蒸汽对混凝土进行早期养护，是当前预制混凝土构件中比較推崇的养护方式，应当广泛地应用于建筑行业当中。
1 预制构件及蒸养混凝土
1.1 预制构件
在建筑行业不断发展的大背景下，传统的现场浇筑方式已经无法满足建筑行业发展的需要，特别是在当前房地产市场碰蓬勃发展的情况下，提高现场浇筑效率，降低浇筑成本，减少环境污染已经成为了众多企业追求的目标。建筑工程的施工建设，与预制构件有着不可磨灭的关系。现阶段，混凝土材料是建筑行业中使用率最高、使用范围最广的材料之一，预制混凝土构件是实现建筑行业现代化的重要手段，预制混凝土构件的水平如何直接关系到建筑行业今后的发展。
1.2 蒸养混凝土
在生产预制混凝土构件的时候，通常需要花费大量的时间去养护。现阶段，预制混凝土构件养护中，常见的有蒸汽养护、热模养护、电热养护等。不同的养护方式的作用机理不同，但是其目的均是为了减少预制混凝土构件的养护时间，提高养护效率，降低养护成本。蒸汽养护的方式，在预制混凝土构件中十分常见，应当算是混凝土预制技术的核心工艺。相比于热模养护、电热养护、红外养护等养护方式，蒸汽养护操作起来相对比较简单，价格也更加便宜，可以保证构件随处环境的相对湿度，自然环境因素的变化不会对其造成影响[1]。一般而言，蒸汽养护可以具体分为三个类别：无压、高压以及常压。为了更好地进行探究，本文选取的常压蒸汽养护方式。
2 矿物掺合料在混凝土中的应用
何为矿物掺合料？所谓的矿物掺合料是出于改善混凝土性能的目的，在拌合物中掺合具有一定细度的天然矿物质或者人工矿物质。矿物掺合料可以根据其活性度分为活性和非活性掺合料两种。活性掺合料具有潜在活性且大部分矿物掺合料可以参与火山灰反应，生成具有胶凝能力的水化合物。非活性矿物掺合料则不会发生火山灰反应[2]。一般而言，活性矿物掺合料的使用更多，如粉煤灰、粒化高炉煤渣、硅灰等。由于蒸养工艺技术的出现和使用，混凝土产品的质量控制也更加可靠。然而，需要注意的是，现阶段蒸养技术在纯水泥混凝土或者低掺量矿物掺料混凝土中的应用更高，在大掺量矿物掺料混凝土中的应用非常少，这就使得单方混凝土的水泥用量比普通混凝土的水泥用量要大[3]。当前，国际社会大力提倡“生态发展，绿色环保”，水泥用量越大，生产也就越多，潜在的能源消耗和环境污染问题也就更加严重，这违背了当前社会经济发展的要求。所以，绿色高性能的混凝土的使用，降低了能源消耗，减少了环境污染，而在绿色混凝土中矿物掺合料发挥着极其重要的作用。
3 蒸养条件下大掺量矿物掺合料对混凝土性能造成的影响
相关研究表明，在蒸养混凝土中单掺矿物掺合料是切实可行的，并不会对混凝土的抗氯离子渗透性造成影响。粉煤灰的掺入则会在一定程度上导致混凝土早期强度的降低，在对蒸养温度进行调整（调高）之后，混凝土的后期强度也会出现降低。粉煤灰和煤渣联合使用，促进了不同胶凝材料不同时段功能作用的发挥，在改善混凝土全生命周期的性能方面表现明显。为了更好地进行本次探究，本文的以粉煤灰和矿渣的混合使用，将温度为60℃蒸养的纯水泥混凝土视为对照组，研究不同配比的大掺量复合矿物掺合料混凝土经过60℃和80℃蒸养的抗压强度以及抗氯离子渗透性的特性，以期得到复合掺合料在蒸养混凝土中的合适掺量，混凝土氛围水灰比为0.36的高强度混凝土和0.46的普通强度混凝土。对于不同强度的混凝土采取不同的养护方式，所有试件的静停时间均为3h，升温时间为1h，降温时间为5h，对于普通强度的混凝土，设置一个C-60组作为对照组，高强度混凝土则设置一个C-60组作为对照组。
3.1 复合矿物掺合料对普通强度蒸养混凝土性能的影响
3.1.1 对普通强度蒸养混凝土拆模强度的影响
假设有恒温温度为60℃复掺矿物掺合料普通强度混凝土的拆模强度图，在矿物场掺合料总量保持一致的条件下，通过实验展开探究，发现矿渣掺量较多的拆模强度要明显高于粉煤灰掺量较多的拆模强度。由此可知，相比于矿渣，粉煤灰对混凝土的拆模强度的不利影响明显更大。另外，通过实验得知，在普通强度60℃蒸养混凝土中，通过复掺的方式掺加矿物掺合料其实无法限制拆模强度下降的趋势，但是对粉煤灰引发的拆模强度下降起到很好和弥补作用，可以在相同的拆模强度下使用更多的矿物掺合料。
3.1.2 对普通强度蒸养混凝土强度发展的影响
60℃蒸养条件下，在普通强度混凝土中，大量掺复合矿物掺合料，同时根据具体情况，适当地将恒温时间延长，会在一定程度上降低早期混凝土的强度。通常情况下，如果进行了实验将会得知，到了3d的时候，矿物掺合料对混凝土强度影响非常小，影响几乎不存在。28d之后，掺加复合矿物你掺合料，并延长恒温时间的混凝土强度表现要明显高于纯水泥混凝土。这种情况的出现，很好地证明了上述提及到的水灰比为0.46的普通强度蒸养混凝土，在大量掺合矿物掺合料的情况下，会对拆模强度造成影响，使得拆模强度出现下降的情况；另一方面来看，大量掺合矿物掺合料又能够使得拆模强度呈现持续性较长的增长，这对混凝土后期强度的改善意义重大。
3.1.3 对普通强度蒸养混凝土抗氯离子渗透性的影响
实验证明，矿物掺合料的掺加能够对蒸养混凝土的抗氯离子渗透性就有非常明显的改善作用。图1是60℃复合掺矿物掺合料的普通强度混凝土28d和90d的氯离子电通量。通过观察，可以发现60℃复合掺矿物掺合的普通强度混凝土在改善抗氯离子渗透性能方面具有非常明显的效果，随着矿物掺合料的增加，通电量呈现出一定的下降趋势。对28d和90d的实验进行对比，发现这种变化趋势非常相似。
3.2 复合矿物掺合料对高强度蒸养混凝土性能的影响
3.2.1 对高强度蒸养混凝土拆模强度的影响
实验表明，恒温温度为60℃条件下掺加复合矿物掺合料蒸养混凝土的拆模强度中，混凝土的拆模强度和矿物掺合料产量呈现出反相关性，也就是说混凝土的拆模强度随着矿物掺合料产量的增加而呈现递减的趋势。另外，粉煤灰比例越高，混凝土拆模强度下降的越多。通过粉煤灰和矿渣复掺的方式，能够在一定程度上调整大掺量矿物掺合料混凝土的拆模强度，但是掺量非常大时候，需要控制好粉煤灰的比例，不要太高。
3.2.2 對高强度蒸养混凝土拆模强度发展的影响
图2为恒温温度60℃条件下HC组和HX组混凝土强度的发展规律。从图中不难看出。延长恒温时间不能实现对矿物掺合料引起的早期强度降低的完全弥补，在90d之前所有复掺矿物掺合料的混凝土强度要明显低于纯水泥组，这是因为矿物掺合料活性低于水泥并且整体反应程度较低两个因素所致。通过掺量使用矿渣和粉煤灰，能够避免混凝土强度大幅下降，并且在中后期的强度发展情况良好。
3.2.3 对高强度蒸养混凝土抗氯离子渗透性的影响
实验表明，在复掺矿物掺合料的高强度混凝土氯离子电通量中，矿物掺合料的掺加对蒸养温度的抗氯离子渗透性改善作用非常大。
4 结语
总之，蒸养高温养护在提升混凝土早期强度方面作用明显。通过本次研究得到以了解到了粉煤灰与矿渣的早期活性存在明显的差异，在惯用的60℃蒸养条件下，大掺量矿渣混凝土在适当延长恒温时间后早期强度即可满足使用，大掺量粉煤灰混凝土的早期强度要高于纯水泥混凝土。同时还认识了复合矿物掺合料可以改善普通强度混凝土的后期强度发展，但是会在一定程度上降低混凝土的早期强度，在高强度混凝土中会使得混凝土强度出现小幅度的降低。
参考文献
[1]张苹，王坤，李秋义，等.大掺量矿物掺合料混凝土早期抗裂性能研究[J].混凝土，2012，（1）：71-73.
[2]刘娟红，郝宇航.大掺量矿物掺合料混凝土强度与耐久性能研究[J].粉煤灰综合利用，2011，（4）：12-15.
[3]张建业，余红发，黄东升，等.大掺量矿物掺合料砼基本力学性能的试验研究[J].公路与汽运，2014，（3）：116-118.

-全文完-