低收缩砂浆配合比及性能研究

混凝土在空气中收缩在工程结构中产生大量的有害裂纹，从而影响了混凝土的耐久性。为此，在路桥领域，通常采取多种方法来减少裂纹的宽度及数量。目前采用比较普遍的方法是在混凝土中添加高性能膨胀剂来补偿水泥的收缩；通过及时养生减少混凝土早期干缩等等。但掺入膨胀剂的混凝土通常需要封闭交通，并且充分养护14天以上，这对交通流量日益增长的今天势必会造成交通拥堵、出行不便。为此，需要寻求更好的替代品来取代膨胀剂，且需要具备更高的早期强度。为此，本文通过硫铝酸盐作为激发剂，通过无水石膏作为膨胀源，系统研究其掺量变化对水泥基材料的变形及力学性能的影响。

1 原材料

水泥采用沈阳冀东水泥厂生产 （盾石牌）强度等级为42.5MPa的普通硅酸盐水泥 （PC）和唐山北极熊生产的42.5MPa硫铝酸盐水泥（CSA），质量要求满足GB175-99及相关行业标准。无水石膏为北京天宇祥瑞科技有限公司生产；砂为沈阳本地优质河砂，细度模数为2.3，实测密度为2.63g/m3，级配合格，SiO2的含量大于96%，含泥量为1.2%；减水剂为沈阳砼行建筑材料科技有限公司生产的聚羧酸高性能减水剂粉剂，减水率为40%，掺量控制在0.4%以下。消泡剂均为磷酸三丁酯，掺量为胶凝材料用量0.05%。

智能变电站通过电流、电压控制技术，采用GIS控制设备和先进的传感器，充分结合计算机技术的网络监控系统。利用传统的光纤端口保护装置以及回路装置，实现信息传输，智能变电站主要系统组成是站控层、设备层以及间隔层，这些主要部分都是采用不同技术设备来承担着变电过程中需要的信息收集和设备连接以及电能输配。

2 普通硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥-石膏复合水泥体系

2.1 水泥基复合体系水化反应基本原理

普通硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥-石膏复合水泥体系是以普通硅酸盐水泥为主的胶凝体系，掺入不同比例的硫铝酸盐水泥和石膏来优化砂浆的性能。普通硅酸盐水泥的主要矿物组成为：硅酸三钙 （C3S）、 硅酸二钙 （C2S）、 铝酸三钙（C3A）、铁铝酸四钙 （C4AF）等，该系列水泥具有强度发展稳定、长期强度高、水化热大、抗化学侵蚀能力差以及干缩大等特点，这主要与其熟料中硅酸三钙含量高有关。

硫铝酸盐水泥的主要矿物组成为：无水硫铝酸钙 （C4A 3S）、硅酸二钙、铁铝酸四钙 （C4AF），含量较多的无水硫酸钙使其具有早强、高强、抗冻、耐腐蚀等特点；

复合水泥体系的配合比见表1，表中减水剂、无水石膏掺量均为占水泥质量的百分比。

2014年北京市教委下发文件决定开展高端技术技能人才贯通培养试验项目。该项目的学生为符合当年中考升学资格的北京市考生。英语在贯通培养项目中占了很大的比重，每周8节课，中外教同时上课（中教5课时，外教3课时），这与往常的英语课程设置迥然不同。学生在与外教用英文进行交流时，由于目标语言资源有限而难以表达自己的想法时，他们会使用不同的方式来解决沟通中出现的种种问题，而这些不同的方式在语言学中可以归类于交际策略。通过调查与分析交际策略，我意识到交际策略不仅能使交流顺畅进行，也可以帮助学生建立对英语学习的自信，激发学生学习英语的热情。

2.行业指导价格（包括现场施工安装指导费用的出厂价）：18 200元/t（PE原材料参考价按12 500元/t计）。

 

本研究存在一些不足：样本量偏小，影响统计结果；sEMG的结果可能受到皮肤表面电阻的干扰。未来进一步研究，课题将加大样本量，探索应用功能磁共振(fMRI)研究低频rTMS联合EMGBFT治疗时脑卒中患者皮层兴奋性的改变。

2.2 水泥基配合比级力学性能

石膏的主要成分为硫酸钙 （CaSO4），用于水泥基类产品中可以起到调节凝结时间的作用，同时还具有收缩小的特点，这是因为水泥熟料中的C3S和C4AF与CaSO4反应可形成大量体积膨胀的钙矾石，这能产生膨胀力，对新旧混凝土之间的变形差异形成补偿，防止粘结面开裂。

 

表1 复合水泥体系配合比

  

编号 砂胶比 减水剂 （%） 水胶比 无水石膏 （%）硫铝掺量 （%）A00 3 A1 3 3 A2 5 3 A3 8 3 B0 0 5 B1 3 5 B2 5 5 B3 8 5 C0 0 8 C1 3 8 C2 5 8 C3 8 8 1：1 0.1 0.4

表2为复合水泥体系砂浆力学性能和工作性能的影响。

图2 为不同硫铝水泥掺量下，石膏掺量对砂浆体积稳定性的影响。从图2中可以看到，与未掺石膏的砂浆相比，石膏的掺入明显降低了砂浆的收缩率。随着龄期的增长，砂浆收缩率逐渐呈增大趋势。28天龄期下对比件A的收缩率为0.108%，当硫铝掺量5%时，同龄期下石膏掺量8%的砂浆收缩率最低，为0.06%，相比降低了44.4%。可见在试验掺量范围内，石膏掺量越大，砂浆收缩率越小。这一规律在硫铝酸盐水泥掺量3%和5%时同样符合。这主要是由于石膏的主要成分是CaSO4，硫铝酸盐水泥中的主要矿物是C4A3S，两种成分发生如下反应：

 

表2 复合水泥体系对砂浆性能的影响

  

编号7天抗折强度/MPa 7天抗压强度/MPa 28天抗折强度/MPa 28天抗压强度/MPa初凝时间/min终凝时间/min A0 4.8 30.6 7.4 51.1 50 76 A1 5.2 29.8 8.2 52.6 57 89 A2 6 41.9 7.8 56.3 63 103 A3 6.3 48.6 8.3 63.5 75 115 B0 5.3 36.5 6.6 47.8 38 56 B1 6.9 38 7.8 50.7 42 63 B2 7.9 45.8 8.7 61.2 47 71 B3 7.23 41.2 8.25 60.4 56 82 C0 6.4 35.8 6.8 42.5 21 35 C1 6.9 37.6 7.2 54 25 43 C2 7.8 47.3 8.2 48.8 33 49 C3 7.7 50 8.7 56.6 37 52

表3为复合水泥体系对砂浆收缩率的影响。

  

图1 石膏掺量对各组砂浆的力学性能影响

图1 可以看出，硫铝酸盐水泥掺量3%、5%、8%三组结果中，随着石膏掺量的增加，砂浆的抗折强度和抗压强度基本呈增大趋势。当硫铝掺量为5%时，石膏掺量0～5%范围砂浆试件的7天、28天抗折强度增长速度较快，石膏掺量为0时，砂浆试件的7天抗折强度为5.3MPa，28天抗折强度为6.6MPa；当石膏掺量为5%时，试件抗折强度达到试验掺量范围内最大，7天抗折强度为7.9MPa，28天抗折强度为8.7MPa，分别提高了49.0%和31.8%。砂浆试件的抗压强度变化趋势同抗折强度变化差不多，也在石膏掺量5%时出现试验掺量范围内的最大值，7天和28天抗压强度分别为45.8MPa和61.2MPa，这主要是由于石膏的掺入有利于水泥水化产生氢氧化钙和钙矾石，且随着石膏掺量的增大，对水泥水化的促进作用更加明显，使得砂浆的强度随石膏掺量的增大而逐渐增大。但当石膏掺量达到8%时，砂浆试件的7天、28天抗折强度均有微下降趋势，砂浆黏聚性增大，施工和易性变差。

为寻找复合水泥体系的最佳掺量比，本试验将硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、无水石膏以不同比例混合，以期制得早期强度高，后期强度发展稳定且体积稳定具有微膨胀性能的复合水泥体系。在该复合水泥体系下对水泥砂浆进行改性研究，以配制出高强度、收缩小的高性能水泥基材料，并将其应用到工程实践中。

可见硫铝酸盐水泥掺量5%，石膏掺量5%时，复合水泥砂浆的抗折强度和抗压强度值较大，前期强度值增长较稳定。当石膏掺量大于5%时，试件强度性能较为不稳定，又在配置过程中，较高的石膏掺量，加大了水泥砂浆的黏聚性，施工和易性变差，不利于应用到工程的研制。故就力学性能来讲，本复合水泥体系中，建议选取石膏掺量的比例为5%，硫铝酸盐水泥掺量的比例为5%。

2.3 复合水泥体系的体积稳定性

图1为石膏掺量对各组砂浆的力学性能影响。

 

表3 复合水泥体系对砂浆收缩率的影响

  

编号 硫铝掺量/%收缩率/%7d 14d 21d 28d A 0 0 0.083 0.097 0.103 0.108 A1 3 3 0.07 0.079 0.084 0.092 A2 5 0.063 0.073 0.077 0.081 A3 8 0.061 0.07 0.072 0.08 B1 5 3 0.056 0.062 0.069 0.075 B2 5 0.048 0.059 0.063 0.065 B3 8 0.044 0.052 0.058 0.06 C1 8 3 0.051 0.075 0.085 0.09 C2 5 0.039 0.052 0.061 0.065 C3 8 0.03 0.044 0.05 0.058石膏掺量/%

  

图2 石膏掺量对砂浆体积稳定性的影响

取f=1.7 MHz，数据带入式(3)中可得:d=2.92 μm;取f=2.4 MHz，数据带入式(3)中可得:d=2.32 μm。

 

或生成：

 

生成物AH3和C3ACSH10与硫酸盐又会反应生成具有微膨胀性能的钙矾石。能够补偿硅酸盐水泥自身的收缩性。同时也可以看出，随着硫铝酸盐水泥掺量的增加，砂浆的收缩率也有减小的趋势。当硫铝水泥掺量为8%时，石膏掺量8%的砂浆收缩率最小。可见硫铝酸盐水泥的掺入有利于减小砂浆的收缩。但比较硫铝掺量8%和掺量5%时的砂浆收缩，28天的收缩率分别为0.58%和0.06%，相差很小，但凝结时间出现了较大的缩短。综合考虑，本试验建议采用硫铝水泥掺量5%和石膏掺量5%的配比作为复合水泥优选配比，在此复合水泥体系中，进行改性砂浆的研究。

3 结论

（1）硫铝酸盐水泥掺量5%，无水石膏掺量5%时，复合水泥砂浆的抗折强度和抗压强度值较高；

（2）当硫铝酸盐水泥掺量8%、无水石膏掺量5%时的砂浆收缩值最小。

（3）复合体系水泥基耐久性能影响有待进一步研究。

参考文献

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