标准养护条件下硬石膏粉对掺矿渣粉水泥砂浆力学性能的影响研究

摘要： 硬石膏粉是将硬石膏磨细而得到的一种新型的掺合料，在水泥混凝土制品的应用中，大掺量硬石膏粉单独掺入水泥混凝土制品中会导致其强度过低，但其与矿渣粉等矿物掺合料同时掺入水泥混凝土制品中，可激发矿渣粉在水泥混凝土制品中的活性。本文试验研究了标准养护条件下硬石膏粉对掺矿渣粉水泥砂浆性能的影响，通过试验分析标准养护下硬石膏粉激发矿渣粉在复合胶凝材料体系中的活性。试验结果表明：在标养条件下，硬石膏粉不利于水泥砂浆抗折强度和抗压强度的发展。

关键词： 硬石膏粉；矿渣粉；活性激发；水泥砂浆；力学性能

硬石膏主要化学成分是CaSO4，有时混有少量的二水石膏、碳酸盐或粘土等杂质。硬石膏结晶良好，硬石膏水化速率很慢，因而限制了对它的开发利用，但随着采矿深度增加和石膏系列产品需求量日益扩大，硬膏的开采和利用已成为趋势[1-3]。

硬石膏在混凝土中的应用存在一定的风险。前人对于激发硬石膏活性已做了大量的研究[4-8]，但研究主要集中在通过粉磨增加细度、煅烧增加晶格畸变以及添加化学外加剂激发硬石膏的活性，而对于硬石膏水化硬化过程研究甚少。本文主要通过将硬石膏与矿渣粉等矿物掺合料同时掺入水泥砂浆中，研究标准养护条件下硬石膏粉对矿渣粉等矿物掺合料活性的激发。

1. 试验原材料与方法

1.1 原材料

本试验采用的水泥是海螺P・Ⅱ52.5普通硅酸水泥，砂为天然河砂，掺合料主要有硬石膏粉和矿渣粉，硬石膏粉为南京志拓生产的，细度为300目；矿渣粉采用的是宝钢公司生产的矿渣粉。减水剂为聚羧酸减水剂，聚羧酸减水剂固含量为30%，减水率为25%-30%。

1.2 试验方案

选定300目硬石膏粉与聚羧酸高效减水剂，研究标养条件下对掺矿渣粉的水泥砂浆性能的影响；基准配合比见表1。

1.3 试验方法

标准养护室养护温度为20 2℃，相对湿度为95%以上；

2. 结果与讨论

本节研究标准养护条件下掺硬石膏粉对掺矿渣粉砂浆性能的影响，测试了在标准养护条件下，矿渣粉掺量分别为0，10%，30%，50%硬石膏粉掺量分别为0，5%，10%的水泥砂浆的抗折强度和抗压强度，试验结果如表2所示。

由表2可以看出，在标养条件下，对基准砂浆而言，掺入硬石膏粉后，水泥砂浆的抗折强度和抗压强度降低。同时还可以看出随着硬石膏粉掺量的增大，水泥砂浆的抗折强度和抗压强度降低。可是当硬石膏粉与适量矿渣粉同时掺入时，在给定龄期下，其抗折强度和抗压强度均呈增大的趋势，但是矿渣粉掺量不宜超过30%。

通过分析比较，当矿渣粉掺量分别为10%，30%，硬石膏粉掺量分别为5%，10%时，水泥砂浆有较高的抗折强度和抗压强度，试验结果如图2（a）和（b）所示。

（a）抗折强度 （b）抗压强度

图1 不同硬石膏粉产量对掺30%矿渣粉砂浆力学性能的影响

由图1（a）和（b）可见：在标养条件下，当矿渣粉掺量一定时，掺入硬石膏粉后，水泥砂浆1d抗折强度和1d抗压强度减小，对于3d、7d、28d抗折强度和抗压强度，在给定龄期下，其抗折强度和抗压强度呈增大的趋势。同时还可以看出，在标养条件下，当矿渣粉掺量一定时，随硬石膏粉掺量增大，水泥砂浆1d抗折强度和1d抗压强度减小，对于3d、7d、28d抗折强度和抗压强度，在给定龄期下，其抗折强度和抗压强度呈先增大后减小的趋势，并可看出，5%的硬石膏粉掺量为最佳掺量。

3. 结论

（1）在标准养护条件下，对于未掺矿渣粉的水泥砂浆，硬石膏粉的掺入会降低水泥混凝土制品强度的增长。

（2）在标准养护条件下，对于掺矿渣粉的水泥砂浆，硬石膏粉的掺入会激发胶凝材料的水化活性，其掺量在5%左右时会起到更好的激发作用。

参考文献

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