水泥浆水膜厚度的计算及在流动性中的影响_陈嘉健VIP免费

第３２卷第３期佛山科学技术学院学报（自然科学版）Ｖｏｌ．３２Ｎｏ．３２０１４年５月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｓｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｍａｙ２０１４文章编号：１００８－０１７１（２０１４）０３－００４９－０８水泥浆水膜厚度的计算及在流动性中的影响陈嘉健１，雷元新１，徐畏婷２，黄知元３（１．佛山科学技术学院土木工程系，广东佛山５２８０００；２．深圳大学土木工程系，广东深圳５１８０００；３．广东长宏公路工程有限公司，广东广州５１１３２５）摘要：硅灰能有效提高混凝土强度和耐久性，但其对流动性的影响规律尚未能定量化。由于硅灰的作用体现在对胶凝材料填充密度和比表面积上的影响，本研究用单一参量水膜厚度综合其两方面的作用。通过实验测取掺硅灰胶凝材料的填充密度，水膜厚度可定量取为填孔外额外水量与胶凝材料比表面积的比值。本研究通过对３４个掺硅灰水泥浆试样流动性的测量和水膜厚度对流动性影响的分析，揭示了水膜厚度在流动性中的根本控制作用。关键词：比表面积；硅灰；流变性；水膜厚度；填充密度中图分类号：ＴＱ１７２文献标志码：Ａ硅灰是提高混凝土强度和耐久性最有效的混合料［１－１１］，但对流动性的影响规律尚未能定量化，这导致不同学者得出不同的结论。ＣＬＡＩＳＳＥ等［１２－１３］的结果显示掺加硅灰会降低水泥浆和混凝土的流动性，而ＭＯＲＫ［１４－１６］等则发现随着硅灰的掺加，提高或降低混凝土和砂浆的流动性均有可能，提高还是降低取决于硅灰的掺加量。美国混凝土学会的报告［１１］亦在硅灰对流动性的影响上尚未达成一致的结论。究其原因，作者认为是硅灰在胶凝材料填充密度和比表面积两方面上的综合影响未能量化。前者为硅灰颗粒填充了水泥颗粒间的空隙，在相同水量下增加了可用于润滑带动颗粒流动的填孔外额外水量；后者为硅灰极细小的颗粒增加了胶凝材料的比表面积，在相同的填孔外额外水量下减少了颗粒间的水膜厚度。为量化填充密度和比表面积的综合影响，本研究通过实验量得硅灰对填充密度的影响，进而定量计算出综合两方面影响的水膜厚度，并对水膜厚度在流动性中的作用和硅灰对流动性的量化影响规律进行了阐述。１材料本研究中使用的胶凝材料有硅酸盐水泥和硅灰两种。硅酸盐水泥经验证符合英国规范ＢＳ１２∶１９９６，密度经测量为３１１２ｋｇ／ｍ３；硅灰由挪威入口，根据生产厂家提供的资料，产品符合美国规范ＡＳＴＭＣ１２４０－０３，密度经测量为２１９６ｋｇ／ｍ３。对于本研究应用到的该两种粉体材料，其细度由激光粒度分析仪测出，结果如图１所示。由于硅灰的作用能否得到有效发挥受到高效减水剂的影响（高效减水剂有效分散硅灰微细颗粒图１水泥和硅灰的颗粒分布收稿日期：２０１３－１１－１１基金项目：２０１２年广东省交通运输厅科技项目计划资助（科技２０１２－０３－００７）作者简介：陈嘉健（１９８５－），男，广东佛山人，佛山科学技术学院博士。DOI:10.13797/j.cnki.jfosu.1008-0171.2014.0078减少聚块现象）［１７］，本研究中采用目前最为高效先进的聚羧酸减水剂。该减水剂固体含量为２０％的水溶性溶剂，密度为１０３０ｋｇ／ｍ３。为使各试样的减水剂作用均达到饱和，高效减水剂添加量取生产厂家推荐的最高使用量，为胶凝材料质量的３％。２实验方案本研究的实验分两个阶段。第一阶段为不同水胶比下掺硅灰水泥浆的流动性测量，包括扩展度作半静态流动性测量和流速作动态流动性测量。由于在流变性能研究中，体积比较质量比更适合于解析流变现象及其变化本质规律，本研究中试样的水胶比和矿物掺合料掺量均以体积计算。水泥浆的水胶比从０．６～２．０变化，以０．２为一级差；硅灰掺量范围由０～２５％变化，以５％为一级差。根据此实验方案，流动性测量各水泥浆试样的详细配比见表１。第二阶段测量上阶段试样配比中的胶凝材料的填充密度，为其后水膜厚度的计算提供数据。表１各试样配比和流动性测量结果配比编号（Ｌ－硅...