沸石粉对自密实混凝土内养护效果的试验研究

肖良丽，荣亚威，向铭铭，陈今东，郑世豪，雷　勇

(武汉科技大学城市建设学院，武汉 430070)



沸石粉对自密实混凝土内养护效果的试验研究

肖良丽，荣亚威，向铭铭，陈今东，郑世豪，雷勇

(武汉科技大学城市建设学院，武汉 430070)

摘要：论文主要研究沸石粉对自密实混凝土的强度和内养护效果的影响。通过六组108块胶砂龄期分为7 d、28 d、90 d的试块的抗折和抗压强度以及5组90块混凝土试块的龄期为7 d、28 d、90 d抗压强度的研究显示：掺有0~4%沸石粉对自密实凝土的胶砂体系强度的内养护效果和强度及掺有0~2%沸石粉对提高自密实凝土的内养护效果和强度效果最佳；在掺有沸石粉的自密实混凝土的强度和内养护性能可以协调发展，即在改善混凝土内养护性能的同时，提高混凝土的强度。

关键词：内养护；沸石粉；自密实混凝土；抗压强度

近年来，我国建筑行业对高性能混凝土的需求量越来越大。但是高性能混凝土水灰比一般都较低，并且高活性矿物掺合料的广泛应用，其二次水化反应又需要更多的水分，加剧了混凝土的早期和后期自收缩，因而，高性能混凝土的养护是十分必要的，混凝土内养护技术在一定程度上能够解决高性能混凝土收缩开裂问题。高效的内养护可以减少混凝土的开裂，促进水泥水化及矿物掺合料的二次水化，提高混凝土的强度和耐久性。该文主要研究常见混凝土掺料沸石粉作为内养护剂对自密实混凝土的强度的影响[1-4]。

1试验

1.1　原材料

1)矿粉，亚东S95矿粉，矿粉的化学成分如表1所示，矿粉性能指标符合《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣》 GB/T 18046—2008 要求。

水泥：采用P·O42.5水泥，其化学成分含量如表1所示。

2)粉煤灰：粉煤灰采用Ⅰ级粉煤灰，其化学成分含量如表1所示。

3)微珠：其化学成分如表1所示。

4)碎石：针片状含量3.6%，压碎指标7.5%，含泥量0.5%，泥块含量0%，级配合格，符合5～20 mm碎石标准要求。

5)砂子：细度模数2.59，含泥量2.9%，泥块含量0%，级配合格，符合Ⅱ级中砂标准求有机物含量少、无碱活性。

6)减水剂：西卡PC-5减水剂。

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

1.2　方法

胶砂试块的制作方法：每锅胶砂用搅拌机进行机械搅拌。把水加入锅里，再加入水泥，把锅放在固定架上，上升至固定位置。然后立即开动机器，低速搅拌30 s后，在第二个30 s开始的同时均匀地将标准砂加入。各个搅拌阶段，时间误差应在±1 s以内。试件参照《水工混凝土试验规程》成型制作。混凝土抗压强度的测定方法按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T 50081—2012)规定的方法进行测定，龄期分为7 d、28 d、90 d[5-8]。

混凝土试块制作方法:为使混凝土内养剂在混凝土中均匀地分散，按一定的顺序添加混凝土原材料。首先把胶凝材料与砂石一起加入搅拌机，干搅30 s后将外加剂、水和吸水后的沸石粉加入，再搅拌3 min。混凝土的状态控制在塌落度为600~650 mm之间，主要控制外加剂用量，用水量保持定量。试件参照《水工混凝土试验规程》成型制作。混凝土抗压强度的测定方法按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T 50081—2012)规定的方法进行测定，龄期分为7 d、28 d、90 d。

1.3　试验器材

1)胶砂抗折试验机：无锡建筑材料仪器机械厂YDW-10微机控制电子式抗压抗折试验机。

2)胶砂抗压试验机：无锡建筑材料仪器机械厂TYE-300型压力试验机。

3)混凝土抗压试验机：中国建材技术装备总公司无锡建筑材料仪器机械厂NYL-3000B压力试验机。

1.4　试验方案

1)沸石粉胶砂试验设计

实验目的：研究沸石粉掺量对自密实混凝土相应胶砂抗压和抗折强度的影响，为掺入沸石粉作为内养护剂的混凝土在实际工程中的应用提供胶砂的最优配合比。

方案：沸石粉取代水泥质量分数0%、2%、4%、6%、8%、10%开展胶砂试验，成型后测试7 d、28 d、90 d强度。试块尺寸为40 mm×40 mm×160 mm的棱柱体，共六组108块胶砂试块。

2)沸石粉在混凝土中的应用研究试验配合比

实验目的：研究沸石粉掺量对自密实混凝土在自然养护和标准养护下的抗压强度的影响，研究出沸石粉作为内养护剂在自密实混凝土中的最优掺量。

方案：沸石粉掺量控制在0%、2%、4%、6%、8%替代水泥配合比如表2。减水剂含量根据状态调整。成型过程中对其工作性能进行测试，塌落度均控制在600~650 mm。成型后测试7 d、28 d、90 d抗压强度。试块150 mm×150 mm×150 mm，一共制作混凝土试块5组90块。

表2　胶砂试验配合比

表3　混凝土试验配合比

备注：1)表2,表3除了减水剂是相对于水的含量是占水的百分比外，其他的材料含量单位均是kg；2)试验时碎石含水量1.46%，河沙含水量12.2%；3)实验计划有6#试验组，即沸石粉替代量10%的试验，由于3#、4#、5#的减水剂掺量均大于15%，从实际的施工考虑来看，不经济，舍弃。4)表3所列配合比每组均有两个配合比，其中现场配合比是根据实验室配合比以及河沙碎石含水量计算所得。

2沸石粉对胶砂度的影响

标准条件养护和自然养护条件下，沸石粉的掺入对胶砂试块各个时期的抗折及抗压强度的影响如图1和图2所示。

分析图1和图2可得，沸石粉对胶砂的抗压、抗折强度的影响显著，随着沸石粉掺量的提高，会产生胶砂强度下降的现象，在未加沸石粉的状态下，标准养护下的胶砂的抗折和抗压强度比自然养护下的胶砂的抗折和抗压强度要高，但在加入沸石粉之后，两者之间的强度差值减小，而且在沸石粉含量相同的情况下，随养护时间的增加，两者之间的强度差值减小。由此可见，沸石粉对胶砂有较好的内养护效果。由图1和图2综合分析可得，胶砂中的沸石粉最优掺量是在0~2%。

3沸石粉对自密实混凝土强度的影响

标准条件下养护和自然条件下养护，沸石粉的掺入对自密实混凝土强度性能的影响如表4和图3所示。

表4　沸石粉对自密度混凝土强度的影响　/MPa

分析图3可得，沸石粉对自密实混凝土的强度的影响显著，随着沸石粉掺量的提高，会产生混凝土强度下降的现象，在未加沸石粉的状态下，标准养护下的自密实混凝土强度比自然养护下的自密实混凝土的强度要高，但在加入沸石粉之后，早期时两者之间的强度差值减小，内养护效果显著，但在后期，内养护效果不明显。由此可见，沸石粉能提升自密实混凝土早期的内养护效果。从图3中看出，自密实混凝土中的沸石粉最优掺量是在0~4%。

4结论

a.在掺入沸石粉时，自密实混凝土胶砂的自然养护条件下的抗压和抗折强度能相对提高，但掺量过多时对自密实混凝土胶砂强度有负面影响，可以较小幅度地降低自密实混凝土胶砂的强度。由以上分析可得，胶砂中的沸石粉最优掺量是在0～2%。而要取得更精确的最优掺量，需在此掺量范围内进行进一步试验研究。

b.在掺入沸石粉之后，自密实混凝土在自然养护条件下的强度能相对提高，而且对早期的混凝土强度影响更显著。但掺量过多时自密实混凝土的强度有所降低。由以上分析可得，自密实混凝土的沸石粉最优掺量是在0~4%。而要取得更精确的最优掺量，需在此掺量范围内进行进一步试验研究。

c.在掺有沸石粉的自密实混凝土的强度和内养护性能可以协调发展，即在改善混凝土内养护性能的同时，提高混凝土的强度。

d.随着沸石粉掺量的提高，为保证自密实混凝土的工作性能，需提高减水剂掺量，从经济角度来看，为了不过多掺入减水剂，可以研究如何在保证沸石粉对自密实混凝土的内养护性能的效果的前提下，较少使用减水剂。

参考文献

[1]向亚萍. 轻细骨料内养护混凝土抗压强度与模拟[D].北京：中国矿业大学，2013.

[2]逄鲁峰. 新型内养护剂对高性能混凝土强度和收缩性能的影响[C].山东华迪建筑科技有限公司，“科隆杯”混凝土外加剂征文集分会第十三次会员代表大会论文集.山东,2012.

[3]吕林女. Internal Curing Using Water-releasing Material for High Strength Micro-expansive Concrete[J]. Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science Edition), 2009(3)：510-513.

[4]De la Varga, Castro I,Bentz J,Weiss D,et al. Application of Internal Curing for Mixtures Containing High Volumes of Fly Ash[J].Cement & Concrete of Composites, 2012, 34 (9): 1001-1008.

[5]陈会凡.自养护高性能混凝土的试验研究[D].西安:西北工业大学，2005.

[6]李铁军.超吸水聚合物内养护混凝土试验研究[D].宁夏:宁夏大学，2011.

[7]GB/T 50081. 普通混凝土力学性能试验方法标准[S].北京:中国建筑工业出版社, 2012.

[8]sl352.水工混凝土试验规程[S]． 北京:中国建筑工业出版社, 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

作者简介：肖良丽(1973-)，副教授.E-mail:xiaoliangli@wust.edu.cn

基金项目：武汉科技大学大学生创新项目.

收稿日期：2015-10-17.

doi:10.3963/j.issn.1674-6066.2015.06.010