高含碳量低等级粉煤灰水泥物理性能试验研究
作者摘要：研究高含碳量低等级粉煤灰水泥的稠度、密度、凝结时间、安定性、水泥胶砂抗折强度和抗压强度等物理性能和养护温度对高含碳量低等级粉煤灰水泥力学性能的影响，揭示其物理性能。这种水泥的研制成功可有效地节省自然资源，并可解决其对环境的污染问题。
关键词：高含碳量；粉煤灰；相容性；养护
中圖分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：1672-3198(2011)04-0277-02
1、引 言
纵观水泥及混凝土材料学科的发展趋势，对胶凝材料的水化机理等进行更深入探讨，和对其本质进行革命性改造已成为交流，以贝刺特(2CaO·SiO2，belite)为主导矿物的低钙贝利特水泥是目前混凝土材料最主要的研究方向之一。
2、原材料
高含碳量低等级粉煤灰水泥(CLC)，普通硅酸盐水泥(PC)，贝利特水泥(HBC)，萘系磺酸盐减水剂，UNF-5非引气型高效减水剂，三聚氰胺减水剂。
3、试验研究
3.1高含碳量低等级粉煤灰水泥的物理性能试验
根据国家相关规程规定的相关试验要求，对CLC、HBC、PC的物理力学性能进行试验，见表1。表1显示：CLC水泥的标准稠度需水量比PC和HBC的小；HBC的凝结时间稍长，而比CLC的凝结时间短。高含碳量低等级粉煤灰水泥与普通硅酸盐水泥相比具有较低的需水量，前者一般在21.5％-24.0％之间，其他两种多在24.0％-30.0％之间，显示着高含碳量低等级粉煤灰水泥具有更好的工作性。CLC胶砂的28d龄期内强度较HBC稍低，比PC的稍高，7d强度接近了HBC胶砂的同期水平，到28d龄期时抗压强度达到58.3MPa，超过PC、低于HBC胶砂强度。同时，CLC胶砂的28d抗折强度为9.1MPa，超过PCl.2MPa、低于HBC胶砂抗折强度0.4MPa。90d时，CLC胶砂的抗折强度仍比HBC胶砂的高。
在90d养护期内，CLC胶砂强度增长速度最快，HBC胶砂强度增长稍慢于CLC，PC胶砂强度在28d后增长最慢，不过所有水泥的强度都表现出增长的趋势。由此可见，CLC胶砂表现了良好的物理力学性能。
研究结果表明：普通硅酸盐水泥7d强度能达到其28d强度的60％-70％。而高含碳量低等级粉煤灰水泥由于以贝利特矿物为主，早期水化活性相对较低，7d强度只占其28d强度的40％-60％，但高含碳置低等级粉煤灰水泥3d、7d的强度增进率远高于通用硅酸盐水泥，28d强度高于普通硅酸盐水泥。而高含碳量低等级粉煤灰水泥30d、90d龄期强度超出普通硅酸盐水泥，表现出良好的强度性能。
3.2养护温度对高含碳量低等级粉煤灰水泥抗压强度的影响
近年来大体积混凝土的应用较为广泛。水泥水化过程中产生的热量造成混凝土的内外温差，易导致混凝土出现早期温度裂缝。高含碳量低等级粉煤灰水泥如果用于大体积混凝土工程，其强度性能能否正常发挥，达到规定的强度设计指标，并抵御由于内外温度差造成的混凝土开裂现象，是研究人员者关注的问题。
本文对此进行了高温环境下砂浆强度的探索性研究，并将其与普通硅酸盐水泥的砂浆强度作了对比，见表2。
根据表2绘出不同养护温度、不同龄期下水泥胶砂强度关系图，见图1-图3。
从图1和图2可以看出，高含碳量低等级粉煤灰水泥(CLC)在各个龄期，强度随养护温度的升高而大幅度提高，而且抗压强度随养护温度的增加基本呈直线上升的变化规律。
传统硅酸盐水泥(PC)所表现的规律则明显不同。除3d强度在养护温度从20℃升至40℃时有较大幅度的增加外，早期强度7d和28d随养护温度而产生的变化幅度和高含碳量低等级粉煤灰水泥相比并不显著，特别是3d、7d强度增减幅度很低。相反28d水泥强度，随养护温度的增加呈逐步下降的趋势。
比较CLC和PC在不同温度条件，28d强度试验结果及其变化规律可以发现。尽管两者在常温条件下具有相同的强度，但是随着养护温度的提高，前者强度稳步增加，而后者呈逐步下降的趋势。由此可见，高含碳量低等级粉煤灰水泥具有传统水泥所不可比拟的高温强度稳定性。当养护温度超过40℃，高含碳量低等级粉煤灰水泥的28d强度与同标号的传统硅酸盐水泥之间的差值高达15MPa。这一现象充分显示了贝利特矿物(C2S)最终强度优于阿利特矿物(C3S)。这是因为养护温度越高，水泥水化越充分，浆体强度越接近于其最终强度；而传统水泥28d强度随养护温度的提高而发生显著下降的现象，则主要与浆体中水化产物产生的二次化学反应有关。
4、结 语
高含碳量低等级粉煤灰水泥的物理性能满足施工要求，甚至有些性能优于普通硅酸盐水泥。高含碳量低等级粉煤灰水泥推广前景十分良好。
参考文献：
[1]隋同波，刘克忠，王晶，等，高性能新型腔凝材料——高贝利特水泥的性能研究[J]，硅酸盐学报，1999
[2]申延明，吴静，张振祥，利用粉煤灰烧制贝利特——硫铝酸盐水泥，水泥工程，2005，(3)
作者 李建林