硫铝酸盐水泥混凝土与普通硅酸盐水泥混凝土耐久性能对比研究

2020-05-18闫洪昌刘召朋

商品混凝土 2020年4期

闫洪昌，刘召朋

（1. 山东鲁碧建材有限公司，山东莱芜 271100；2. 沂水县鲁碧混凝土有限公司，山东临沂 276000）

0 前言

硫铝酸盐水泥自诞生以来，以其早强、高强、高抗渗、高抗冻、耐蚀、低碱度等特点在各种重大或特大或特殊工程（如水下工程、沿海大桥、寒冷地区、抢修路面等）中得到的推广应用[1-5]，尤其是在冬季施工、水工工程、修补工程等特殊工程中应用，更发挥出了硫铝酸盐水泥优良的特点。但是，目前硫铝酸盐水泥混凝土相关研究报道还是有限[6-8]。

本文主要研究硫铝酸盐水泥与普通硅酸盐水泥两种不同品种水泥混凝土耐久性能（抗冻性和抗碳化性等性能）的差别。

1 试验原材料与试验仪器

1.1 试验原材料

硫铝酸盐水泥（R·SAC42.5），河南市郑州市产；普通硅酸盐水泥（P·O42.5），河南省三门峡红狮水泥厂产；S95 级矿渣，河南洛阳钢厂产；Ⅰ级粉煤灰，河南洛阳电厂产；黄砂，细度模数为 2.80，含泥量 1.10%，为河南洛阳某砂厂产；石子，5～10mm 和10～25mm 两级配碎石按一定比例搭配，河南洛阳某石料厂产；水为普通自来水。R·SAC42.5、P·O42.5、矿物掺合料矿渣和粉煤灰的化学成分见表 1 所示；R·SAC42.5 和 P·O42.5 的实测性能指标见表 2 所示。

表 1 胶凝材料的化学成分分析

表 2 水泥的性能指标试验结果

1.2 试验仪器

混凝土搅拌机、水泥安定性测定仪、水泥凝结时间测定仪、胶砂搅拌机、胶砂振动台、混凝土振动台、抗压强度试件试模、抗冻试件试模、万能实验压力机、全自动抗冻仪和全自动碳化仪等。

2 试验结果与分析

本文主要研究 R·SAC42.5 和 P·O42.5 两种不同品种水泥混凝土耐久性能（抗冻性和抗碳化性等性能）的差别。其 R·SAC42.5 和 P·O42.5 的混凝土配合比及初始坍落度见表 3 所示。

2.1 硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥混凝土抗冻性对比试验研究

表 4 为 R·SAC42.5 和 P·O42.5 两种不同品种水泥混凝土抗冻性能对比的试验结果。

从表 4 中可知：在 R·SAC42.5 混凝土中，掺入矿物掺合料后，R·SAC42.5 混凝土的抗冻性降低比较明显，不加矿物掺合料的空白样（1#试样）混凝土冻融循环可达 175 次；当掺入 20% 复掺矿物掺合料时，其混凝土冻融循环才达 75 次；而在 P·O42.5 混凝土中，掺入矿物掺合料后，其混凝土抗冻性稍有提高，不掺矿物掺合料的空白样（3#试样）混凝土冻融循环达 75 次，当掺入 20% 复掺矿物掺合料时，其混凝土冻融循环增加至 100 次。

从表 4 中还可以看出：当不掺矿物掺合料时，R·SAC42.5 混凝土的抗冻性高于相应 P·O42.5 混凝土的抗冻性；当掺入 20% 的矿物掺合料后，其 R·SAC42.5混凝土的抗冻性与 P·O42.5 混凝土（无矿物掺合料 3#）的抗冻性相当，但低于 P·O42.5 混凝土（20% 复掺 4#）的抗冻性。

表 3 两种水泥混凝土配合比及初始坍落度

表 4 两种水泥混凝土抗冻性能对比试验结果

2.2 硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥混凝土抗碳化性对比试验研究

（1）R·SAC42.5 和 P·O42.5 两种不同品种水泥混凝土碳化深度对比试验研究。

图 1 是 R·SAC42.5 和 P·O42.5 两种不同品种水泥混凝土碳化深度对比的试验结果。

从图 1 中可知：当 R·SAC42.5 混凝土中不掺矿物掺合料时，其混凝土早期碳化深度低于不掺矿物掺合料的P·O42.5 混凝土的碳化深度，而其混凝土后期碳化深度高于不掺矿物掺合料的 P·O42.5 混凝土的碳化深度；但其混凝土早期和后期碳化深度都低于掺 20% 复掺矿物掺合料 P·O42.5 混凝土的碳化深度。

从图 1 中还可以看出：当 R·SAC42.5 混凝土中掺20% 的矿物掺合料时，其混凝土早期和后期碳化深度明显低于 P·O42.5 混凝土的碳化深度（不论是否掺矿物掺合料）；另外，P·O42.5 混凝土中掺入 20% 矿物掺合料后，其混凝土早期碳化深度变化不大，但其混凝土后期碳化深度高于不掺矿物掺合料的碳化深度。

图 1 两种水泥混凝土抗碳化深度对比试验结果

（2）R·SAC42.5 和 P·O42.5 两种不同品种水泥混凝土碳化前后强度对比试验研究

图 2 为 R·SAC42.5 和 P·O42.5 两种不同品种水泥混凝土碳化前后强度对比的试验结果。

从图 2 中可知：无论是否掺矿物掺合料，R·SAC42.5 混凝土未碳化的强度都高于相应 P·O42.5 混凝土未碳化的强度，且都随着养护龄期的延长而增加，但含矿物掺合料 R·SAC42.5 混凝土未碳化的强度低于无矿物掺合料 R·SAC42.5 混凝土未碳化的强度；而含矿物掺合料 P·O42.5 混凝土未碳化的强度却高于无矿物掺合料 P·O42.5 混凝土未碳化的强度。

从图 2 中还可以看出：无论是否掺矿物掺合料，R·SAC42.5 混凝土碳化的强度都高于相应 P·O42.5混凝土碳化的强度，含矿物掺合料 R·SAC42.5 混凝土碳化的强度高于含矿物掺合料 R·SAC42.5 混凝土未碳化的强度；而无论是否掺矿物掺合料，P·O42.5 混凝土碳化的强度都降低，但含矿物掺合料 P·O42.5 混凝土碳化的强度降低比较明显。因此，R·SAC42.5 混凝土抗碳化能力高于相应 P·O42.5 混凝土抗碳化能力，含矿物掺合料 R·SAC42.5 混凝土抗碳化能力高于无矿物掺合料R·SAC42.5 混凝土抗碳化能力，含矿物掺合料 P·O42.5混凝土抗碳化能力低于无矿物掺合料 P·O42.5 混凝土抗碳化能力。