碾壓混凝土膠凝材料的水化熱研究

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1、碾壓混凝土膠凝材料的水化熱研究［摘要］:論文分析了影響碾壓混凝土膠凝材料水化熱的因素，同時提出通過調(diào)整水泥熟料礦物組成、摻入礦物摻合料和外加劑、控制施工溫度等方式能降低水化熱及改變水化熱釋放過程。粉煤灰摻量、水膠比和外加劑均能對碾壓混凝土膠凝材料的水化熱產(chǎn)生影響。國內(nèi)工程試驗(yàn)結(jié)果表明：影響碾壓混凝土膠凝材料水化熱的因素是齡期和粉煤灰摻量。齡期不同，膠凝材料水化熱的發(fā)展趨勢不同；粉煤灰摻量對水化熱起到縮放作用；針對國內(nèi)工程試驗(yàn)，建立我國碾壓混凝土膠凝材料水化熱的數(shù)學(xué)模型。［關(guān)鍵詞］:碾壓混凝土，膠凝材料，水化熱，數(shù)學(xué)模型。水泥水化過程屮放岀的熱量稱為水泥水化熱。在冬季施工屮，水化熱有助

2、于混凝土的保溫。但在大體積混凝土結(jié)構(gòu)屮，由于混凝土的導(dǎo)熱能力很低，水泥發(fā)出的熱量聚集在結(jié)構(gòu)物內(nèi)部長期不易散失。因此，往往在大體積混凝土屮形成較大的溫差和溫度應(yīng)力,易于引起溫度裂縫，給工程帶來不同程度的危害。1碾壓混凝土膠凝材料的水化放熱水泥是碾壓混凝土的主要膠凝材料之一。水泥的水化熱釋放是一個過程。在實(shí)際工程應(yīng)用中，人們首先關(guān)心的是水化放熱速率，其次才是總的水化熱。水化熱釋放速率也與水泥的礦物成分有關(guān)。當(dāng)水泥中含有較多的C3A和C3S時，水化放熱速度較快、水化熱較大。水泥的細(xì)度和水化時的溫度也影響水化放熱速率。顆粒較細(xì)的水泥或水化時溫度較高，則放熱速率較大。Bogue通過試驗(yàn)得到，普

3、通波特蘭水泥總水化熱的50%在3d之內(nèi)釋放，75%在7d內(nèi)釋放，180d釋放的水化熱相當(dāng)于總水化熱的83%?91%［1］。粉煤灰是碾壓混凝土的另一種膠凝材料。國產(chǎn)粉煤灰多屬低鈣粉煤灰，與水拌和后不起水化反應(yīng)(或水化反應(yīng)微弱)，此時水化熱極低，不具備膠凝性能。在碾壓混凝土屮,粉煤灰與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2的反應(yīng)生成具有膠結(jié)性能的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，釋放一定的水化熱。碾壓混凝土屮所用膠凝材料的水化熱大小除了受水泥品種及其礦物成分含量影響外，還受粉煤灰的化學(xué)成分、品質(zhì)和摻量等的影響。摻粉煤灰的膠凝材料的水化熱過程線與純水泥的水化熱過程線明顯不同：(1)同齡期的水化熱前者低于后者；(

4、2)摻粉煤灰的膠凝材料水化熱曲線溫峰較低、溫峰出現(xiàn)時間推遲；(3)摻粉煤灰的膠凝材料水化熱曲線溫降較慢，7d齡期時殘余水化熱較高。2影響碾壓混凝土膠凝材料水化熱的因素分析影響膠凝材料水化熱的因索很多，包括水泥的礦物組成、水灰比、養(yǎng)護(hù)溫度、摻合材料的種類與摻量等。2.1水泥熟料的礦物成分維爾巴克(Verbeck)等用最小二乘法取得多元回歸水化熱經(jīng)驗(yàn)公式(1)：Q=axC?S(%)+bxC?S(%)+cxC.A(%)+dxC/F(%)(1)伍茲(Woods)等計算了系數(shù)°、b、c和d的值，如表1所示叫表1水泥礦物的水化熱(J/g)礦物名稱WoodsLerchVerbeckd(C3s)56

5、9502490b(P-C2S)259259222c(C3A)8378661364d(C4AF)1264184642.2摻合料大部分混凝土屮都摻入不同數(shù)量的摻合料，蔡正詠根據(jù)水泥水化熱的試驗(yàn)結(jié)呆⑴,提出了估計膠凝材料水化熱的經(jīng)驗(yàn)公式(2)：Qp二0()(1-w)式(2)屮：0—摻冇摻合料的膠凝材料水化熱(J/g);Q—不摻摻合料的膠凝材料水化熱(J/g);p—摻合料的摻量；加一經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，介于o?1Z間。由式(2)可知：膠凝材料中摻冇摻合料時，其水化熱將降低，而月.摻合料摻量越大,水化熱越低。成都勘測設(shè)計研究院科學(xué)研究所研究了峨嵋水泥廠42.5MPa水泥和摻粉煤灰后的水化熱，試驗(yàn)結(jié)果見表

6、2⑶。從該表可以看岀，隨著粉煤灰摻量的增加，碾壓混凝土膠凝材料的總水化熱降低，各齡期的水化熱也相應(yīng)降低，而且熱峰岀現(xiàn)時間推遲。表2粉煤灰摻量對膠凝材料水化熱的影響（J/g）F/(C+F)(%)Id2d3d4d5d6d7de（）熱峰（h）0181.9219.6233.1242.6249.2254.3258.4285.014.33()134.2161.9178.3190.2200.5203.3214.1260.018.()5()108.2141.6154.4164.0171.7177.6182.7225.02110014.920.325.730.935.()38.440.9//表3是坑口

7、水電站和天生橋二級水電站膠凝材料水化熱的試驗(yàn)結(jié)呆。從該表也可以看出，隨著粉煤灰摻量的增加，膠凝材料各齡期的水化熱下降。表3坑口水電站和天生橋二級水電站膠凝材料水化熱工程F/（C+F）水化熱（J/g）名稱（%）7d28d坑口0283367廣平32.5普硅水電站70125141邵武粉煤灰天生橋二0251329水成42.5R普硅級水電站70144175出東粉煤灰2.3水膠比對膠凝材料水化熱的影響維爾巴克等人的研究資料表明水灰比對水化熱有較大的影響，水化熱隨著水灰