摘要：随着经济和科技水平的快速发展，粉煤灰是从煤粉炉排除的烟气中收集到的颗粒粉末，具有火山灰活性。目前，粉煤灰在混凝土生产中得到了推广使用，掺入粉煤灰能降低混凝土水化热，改善其和易性及提高耐久性等。混凝土实际服役的环境十分复杂，有高温、低温、水浸泡、干燥等环境。目前，粉煤灰已广泛应用于水工混凝土，本试验研究了水养护条件下不同水胶比、不同粉煤灰掺量水泥砂浆的抗压强度变化规律。材料力学强度、渗透性、导热性及耐久性等取决于其孔隙率及孔径分布等孔结构参数。水泥基材料的孔结构测试方法有压汞法、氮吸附法、交流阻抗法及可蒸发水含量法等。因此，本试验测试了水养护下粉煤灰水泥砂浆的吸水率，以反映材料的孔结构特征，并进一步分析吸水率与抗压强度的相关性。
关键词：水养护；砂浆；抗压强度；吸水率；相关性
引言
随着我国经济的不断发展，在工程施工中，所用砂浆的强度能否达到要求对砌体质量有直接影响，如果砂浆的试验检测结果不符合设计要求，则应采用贯入法对砂浆强度予以检测、计算，这种做法不仅省力、方便，而且检测结果准确无误，无需对砌体造成破坏，有着良好的推广使用价值，但在检测过程中必须做好控制，以保证检测结果的真实性、可靠性。
1试验
1.1试验材料
水泥为金三角P•O42.5水泥，粉煤灰为广东盛乾建材储运有限公司Ⅱ级粉煤灰。细集料为石灰石机制砂，细度模数为2.60。减水剂为江苏博特新材料有限公司生产的聚羧酸高效减水剂。
1.2吸水率测试
抗压强度试验后，将破碎后的砂浆碎块用清水洗去表面尘土，并擦去表面水分，称其重量(m1)；随后将碎块放置于105℃的真空干燥箱中烘至恒重，称其重量(m0)。
2结果与讨论
2.1粉煤灰水泥砂浆的抗压强度
掺入粉煤灰降低了粉煤灰水泥砂浆的抗压强度，尤其是3d和7d抗压强度，且粉煤灰掺量越大抗压强度下降越为明显。因为粉煤灰的水化活性远低于水泥熟料，其替代部分水泥后，体系中水泥熟料矿物数量相应减少，控制水泥水化速度的有效水胶比相对增加，溶液中Ca2+浓度降低，水泥-粉煤灰体系的总水化速度减慢，同时生成的水化产物颗粒之间连接不够紧密，故早期强度相应降低。养护28d后，掺粉煤灰的水泥砂浆抗压强度逐渐接近未掺粉煤灰的砂浆抗压强度，这是由于在后期粉煤灰的火山灰反应开始发挥，生成了更多水化硅酸钙（C-S-H）凝胶，体系结构更致密，水化产物之间的相互交叉与连接程度更好，因此后期强度增长更快速。
2.2贯入检测
(1)贯入检测需要严格按照以下程序进行:在测钉座上插入测钉，尖端向外，插好后对其进行固定;人工使用摇柄对螺母进行旋转，到挂上挂钩以后为止，再将螺母退回到贯入杆的顶端处;使贯入仪的扁头和灰缝的中间完全对准，同时垂直贴于砂浆表面，紧握贯入仪上的把手，按下扳机，使测钉进入砂浆当中(2)在试验开始前，需要清除测钉表面杂物，并使用量规对其长度进行测量、检验;当测钉可以顺利通过量规槽时，需要使用新测钉。(3)实际操作中，如果检测点所在位置灰缝有空洞，或者是检测孔的周围没有被砂浆填充密实，则这一检测点应视为废孔处理，另外选择新的检测点进行补测。
2.3粉煤灰水泥砂浆的吸水率
不同水胶比、不同粉煤灰掺量条件下，水泥砂浆吸水率随龄期的变化，粉煤灰水泥砂浆的吸水率随养护时间的延长而下降，这是因为水化产物不断增多，使得砂浆结构更加致密。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时，吸水率受水胶比的影响较大，水胶比越大，砂浆内部水分蒸发后留下的孔隙也更大，砂浆吸水性能更好。掺入粉煤灰增大了砂浆的吸水率，且吸水率随粉煤灰掺量增加而增大。粉煤灰活性较低，早期无法发挥火山灰效应，掺入粉煤灰使砂浆孔隙率增加。后期随着粉煤灰逐渐水化，生成的水化产物填充在砂浆孔隙中，其吸水率逐渐赶上未掺粉煤灰的砂浆。
2.4粉煤灰水泥砂浆抗压强度与吸水率的相关性
由拟合结果可知，不同水胶比砂浆拟合曲线相关系数均较高。拟合方程的斜率表示吸水率对抗压强度影响程度，影响程度越大斜率越大，反之斜率越小。研究表明，材料孔隙率与抗压强度之间存在内在联系，而吸水率不仅取决于孔隙率，还受孔径分布、孔隙连通性等因素影响。不同水胶比粉煤灰水泥砂浆的孔径分布与孔隙连通性不同，故对砂浆吸水率的影响也不同，进而表现为砂浆吸水率对抗压强度的影响程度不同。掺入粉煤灰降低了粉煤灰水泥砂浆的抗压强度，尤其是3d和7d抗压强度，且粉煤灰掺量越大抗压强度下降越为明显。因为粉煤灰的水化活性远低于水泥熟料，其替代部分水泥后，体系中水泥熟料矿物数量相应减少，控制水泥水化速度的有效水胶比相对增加，溶液中Ca2+浓度降低，水泥-粉煤灰体系的总水化速度减慢，同时生成的水化产物颗粒之间连接不够紧密，故早期强度相应降低。养护28d后，掺粉煤灰的水泥砂浆抗压强度逐渐接近未掺粉煤灰的砂浆抗压强度，这是由于在后期粉煤灰的火山灰反应开始发挥，生成了更多水化硅酸钙（C-S-H）凝胶，体系结构更致密，水化产物之间的相互交叉与连接程度更好，因此后期强度增长更快速。从图1还可看出，随着水胶比增加，粉煤灰水泥砂浆强度显著减低。
2.5微观结构分析
水养护28d后FA0-45和FA30-45水泥砂浆的SEM未掺粉煤灰的FA0-45水泥砂浆内C-S-H凝胶堆积紧密，整体微观结构致密；而掺30%粉煤灰的FA30-45砂浆内仍存在未水化的粉煤灰颗粒，因为其有效水胶比更大，水分蒸发后留下的孔隙较为明显，水化产物搭接不紧密，呈现出疏松多孔的微观结构，因此其吸水率相对较大，抗压强度则较低。
结语
砂浆的强度能否达到要求对砌体质量有直接影响，如果砂浆的试验检测结果不符合设计要求，为了使粉煤灰混凝土更好地应用于实际工程，除了对粉煤灰混凝土加强养护环境的控制外，认为粉煤灰的最佳掺量即是一定配比条件下抗压强度最大对应的粉煤灰掺量。当测得砂浆吸水率后，可通过该线性方程初步预测其抗压强度，这对于检测和鉴定水工建筑物的稳定性和安全性具有重要意义。1.）粉煤灰的反应活性低于水泥熟料，掺入粉煤灰减低了水泥砂浆的抗压强度，尤其是其早期强度，且粉煤灰掺量越多，粉煤灰水泥抗压强度下降更为显著。2）掺粉煤灰的水泥砂浆内部水化产物搭接不紧密，呈现出疏松多孔的微观结构，因此砂浆吸水率增大。当测得砂浆吸水率后，便可通过该方程初步推断其抗压强度，这对于检测和鉴定水工建筑物的稳定性和安全性具有重要意义。
参考文献
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论文作者:林兢羽
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/17
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