張 濤，朱 成

(中交第四航務(wù)工程局有限公司，廣州 510620)

0 引 言

水泥混凝土是目前應(yīng)用最為廣泛的建筑材料之一，隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，對混凝土的強(qiáng)度和質(zhì)量也提出了更高的要求，超高性能混凝土應(yīng)運而生。礦物摻合料是超高性能混凝土不可或缺的組成成分，研究[1-3]表明在水泥混凝土中合理摻入粉煤灰、硅灰、礦渣等礦物摻合料不僅可以減少工業(yè)廢渣堆積帶來的環(huán)境污染，還能有效降低水泥用量,大幅提高混凝土的耐久性。

Sadrmomtazi等[4]在纖維混凝土中摻入了不同質(zhì)量的硅灰，分析硅灰摻量對纖維混凝土力學(xué)性能、韌性以及界面過渡區(qū)性能的影響規(guī)律，結(jié)果表明摻入硅灰可減少水泥-纖維界面過渡區(qū)氫氧化鈣的生成量，從而提高了界面過渡區(qū)的密實性、均一性，摻入5%～15%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的硅灰可明顯改善纖維與水泥混凝土界面過渡區(qū)的黏結(jié)性能。金珊珊等[5]采用壓汞法測試了不同養(yǎng)護(hù)齡期下硅灰復(fù)合砂漿的孔隙結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)摻入硅灰能顯著增加砂漿的孔分形維數(shù)，當(dāng)硅灰摻量超過10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))后，復(fù)合砂漿3 d時的孔分布曲線與基準(zhǔn)砂漿存在顯著差異。云子豪[6]將粉煤灰、硅粉復(fù)摻加入混凝土中，探究混摻比例對混凝土強(qiáng)度、抗凍性及抗?jié)B性能的影響規(guī)律，結(jié)果表明摻入6%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的礦粉和20%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的粉煤灰對混凝土強(qiáng)度及耐久性提升效果最優(yōu)。Liu等[7]探究了硅灰對3D打印泡沫混凝土(foam concrete, FC)穩(wěn)定性及流變性能的影響，發(fā)現(xiàn)硅灰能有效降低FC的泌水率，隨著硅灰摻量增加，F(xiàn)C的靜態(tài)和動態(tài)屈服應(yīng)力及塑性黏度顯著增加。

摻入硅灰、粉煤灰等活性礦物摻合料對增加混凝土的界面密實性，改善孔分布極為有利。但水泥的水化特性導(dǎo)致其在凝結(jié)硬化過程中不可避免地產(chǎn)生各類收縮，尤其在低水膠比、高水泥用量的超高性能混凝土中，其自收縮、干縮更為明顯。研究學(xué)者[8-10]針對礦物摻合料對混凝土收縮性能的影響進(jìn)行了系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)高摻量硅灰會顯著增強(qiáng)砂漿及混凝土的自收縮和干縮，而粉煤灰的摻入會延緩水泥水化速率，從而降低混凝土收縮[11-13]。

研究學(xué)者們在礦物摻合料對水泥混凝土力學(xué)性能、收縮及耐久性影響方面取得的研究成果頗豐，但尚未系統(tǒng)地研究水泥-粉煤灰/硅灰復(fù)合漿體的水化特性、孔結(jié)構(gòu)特性與其不同養(yǎng)護(hù)階段的收縮性能、力學(xué)特性的相關(guān)關(guān)系。因此，本文主要從水泥-粉煤灰/硅灰復(fù)合膠凝材料體系早期水化動力學(xué)、力學(xué)性能、收縮性能及孔結(jié)構(gòu)演變等方面開展試驗研究，厘清復(fù)合水泥漿體水化特性與自收縮特性，孔結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度、收縮特性之間的關(guān)系，為粉煤灰、硅灰在混凝土中的應(yīng)用及推廣提供數(shù)據(jù)支撐。

1 實 驗

1.1 原材料

試驗選用的水泥為P·O 42.5普通硅酸鹽水泥。粉煤灰(fly ash, FA)選用山西大同新友粉煤灰綜合利用有限公司生產(chǎn)的Ⅰ級粉煤灰，比表面積為500 m2/kg，密度為2 200 kg/m3。硅灰(silica fume, SF)選用河南鄭州金石耐材有限公司生產(chǎn)的中細(xì)度微硅粉，平均粒徑為0.2 μm，比表面積為24 000 m2/kg，密度為1 600 kg/m3。水泥、硅灰及粉煤灰的主要化學(xué)組成如表1所示。

表1 水泥、硅灰和粉煤灰的主要化學(xué)成分

1.2 配合比

試驗采用凈漿，水膠比確定為0.29，粉煤灰與硅灰替代水泥用量分別為0%、5%、10%、15%、20%(全文用量、摻量均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))，對應(yīng)編號依次為FA0、FA5、FA10、FA15、FA20以及SF0、SF5、SF10、SF15、SF20。

1.3 測試方法

1.3.1 水化熱

按照1.2節(jié)確定的不同礦物摻量制備水泥漿體，之后采用TAM air型等溫量熱儀測量試樣水化熱，測試時間為復(fù)合漿體拌和完成后的0～72 h，試驗環(huán)境溫度為20 ℃。

1.3.2 力學(xué)性能

根據(jù)《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》(JTG 3420—2020)制備40 mm×40 mm×160 mm的棱柱體水泥凈漿試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期后測試其抗壓強(qiáng)度。

1.3.3 收縮性能

自收縮：根據(jù)《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》(JTG 3420—2020)制備復(fù)合漿體，采用《混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50082—2009)中的波紋管法測試漿體自收縮，試驗溫度為(20±2) ℃，待漿體初凝后開始讀數(shù)，數(shù)據(jù)采集間隔為5 min。

干縮：成型25 mm×25 mm×280 mm的棱柱體凈漿試件，24 h拆模后繼續(xù)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)2 d，而后移至溫度為(20±2) ℃，相對濕度為50%的環(huán)境箱中進(jìn)行干縮試驗，達(dá)到相應(yīng)測試齡期后取出試件，稱取試件質(zhì)量并用比長儀測試試件長度。

試件各齡期的收縮應(yīng)變計算公示如式(1)所示：

(1)

式中：St為齡期為t時的水泥凈漿試樣收縮應(yīng)變；L0為試件初始長度，mm；Lt為齡期為t時的試件長度，mm。

1.3.4 孔結(jié)構(gòu)

待水泥凈漿抗壓強(qiáng)度測試完成后，取體積約為1 mm3的試件并用無水乙醇浸泡中止水化，而后放置在105 ℃的烘箱中24 h，烘干后采用AutoporeIV 9500型全自動壓汞儀進(jìn)行孔結(jié)構(gòu)測試。

1.3.5 微觀形貌

待復(fù)合水泥漿體標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)3 d及7 d后，選擇試樣中心部分用無水乙醇終止水化并烘干至恒重，而后進(jìn)行電鏡掃描試驗。

2 結(jié)果與討論

2.1 抗壓強(qiáng)度分析

摻入不同摻量粉煤灰及硅灰的水泥凈漿養(yǎng)護(hù)3 d、7 d、28 d的抗壓強(qiáng)度測試結(jié)果分別如圖1、圖2所示。

圖1 不同粉煤灰摻量的水泥凈漿抗壓強(qiáng)度

圖2 不同硅灰摻量的水泥凈漿抗壓強(qiáng)度

分析圖1數(shù)據(jù)可知，摻入粉煤灰對混凝土3 d、7 d抗壓強(qiáng)度增長不利，相比不摻粉煤灰的水泥凈漿FA0，摻入5%粉煤灰的復(fù)合漿體3 d、7 d抗壓強(qiáng)度分別降低42.27%、32.32%，原因主要在于粉煤灰顆粒的火山灰效應(yīng)使其在水泥水化早期難以發(fā)揮作用。養(yǎng)護(hù)至28 d時，F(xiàn)A5抗壓強(qiáng)度較FA0降低2.57%。隨粉煤灰摻量增多，水泥-粉煤灰復(fù)合漿體抗壓強(qiáng)度降低越顯著，尤其當(dāng)粉煤灰摻量超過15%時，F(xiàn)A20的28 d抗壓強(qiáng)度相較于FA0下降17.26%。

圖2為不同硅灰摻量的復(fù)合漿體抗壓強(qiáng)度測試結(jié)果。當(dāng)硅灰摻量在10%范圍內(nèi)時，相較于SF0，SF5、SF10的3 d抗壓強(qiáng)度分別提高9.89%、13.87%，這一結(jié)果說明摻入適量硅灰對提升復(fù)合漿體3 d抗壓強(qiáng)度有利。硅灰與粉煤灰均為具有火山灰效應(yīng)的礦物摻合料，但前者比表面積大且含有大量無定形的SiO2，使其能在水化早期與水泥共同水化，因此復(fù)合漿體早期抗壓強(qiáng)度顯著提升。但當(dāng)硅灰摻量過多時，早期水化用水不足將會導(dǎo)致硅灰無法完全反應(yīng)，進(jìn)而造成復(fù)合漿體3 d抗壓強(qiáng)度下降。分析圖2還可發(fā)現(xiàn)，SF5、SF10兩種復(fù)合漿體的7 d抗壓強(qiáng)度相較于SF0有輕微下降，原因在于硅灰在3 d內(nèi)反應(yīng)消耗了部分水分，造成水泥7 d水化程度降低。繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至28 d，SF5、SF10的抗壓強(qiáng)度相較于SF0均有提升，說明總體上硅灰對水泥漿體抗壓強(qiáng)度提升有利。

2.2 收縮性能分析

2.2.1 自收縮

不同粉煤灰摻量及硅灰摻量的復(fù)合水泥漿體自收縮應(yīng)變隨齡期發(fā)展曲線分別如圖3、圖4所示。

圖3 不同粉煤灰摻量的復(fù)合漿體自收縮應(yīng)變發(fā)展曲線

圖4 不同硅灰摻量的復(fù)合漿體自收縮應(yīng)變發(fā)展曲線

從圖3可以看出，隨養(yǎng)護(hù)齡期增長，復(fù)合漿體自收縮應(yīng)變在早期顯著增長，14 d后增長趨于平穩(wěn)。同時，摻入粉煤灰能顯著降低復(fù)合漿體的早期自收縮應(yīng)變值，隨粉煤灰摻量增加，復(fù)合漿體各齡期的自收縮應(yīng)變均逐漸下降，但當(dāng)粉煤灰摻量超過20%后，其對復(fù)合漿體自收縮應(yīng)變的降低效果逐漸減弱。從圖4可以看出，摻入硅灰后，水泥-硅灰復(fù)合漿體自收縮應(yīng)變值顯著增加。為分析硅灰對不同養(yǎng)護(hù)齡期的復(fù)合漿體自收縮應(yīng)變的影響，圖4還給出了不同硅灰摻量的復(fù)合漿體各齡期的自收縮應(yīng)變增加率變化曲線，分析曲線可以看出，硅灰摻量越多，復(fù)合漿體在1 d、3 d的自收縮應(yīng)變增長率提高越顯著，摻入20%硅灰的復(fù)合漿體1 d自收縮增長率遠(yuǎn)超過水泥凈漿，約為后者的3倍。原因可能在于硅灰顆粒直徑小，能夠充分填充水泥漿體內(nèi)部孔隙，減小其毛細(xì)管直徑[14]，從而增大自收縮。硅灰摻量越多，填充和堵孔作用越顯著，水泥漿體自收縮應(yīng)變越大。

2.2.2 干縮

不同粉煤灰摻量及硅灰摻量的復(fù)合水泥漿體干縮應(yīng)變隨齡期發(fā)展曲線分別如圖5、圖6所示。

圖6 不同硅灰摻量的復(fù)合漿體干縮應(yīng)變發(fā)展曲線

從圖5可以看出，粉煤灰的摻入能有效降低復(fù)合漿體的干縮應(yīng)變值，摻入15%粉煤灰的復(fù)合漿體28 d干縮應(yīng)變值為220.45 με，相較于基準(zhǔn)組(FA0)降低約29.93%。在本文研究的粉煤灰摻量范圍內(nèi)，隨粉煤灰摻量增加，復(fù)合漿體各齡期的干縮應(yīng)變值越低。硅灰對復(fù)合漿體干縮的影響與粉煤灰相反，隨硅灰摻量增加，復(fù)合漿體的干縮應(yīng)變值升高，這與水泥-硅灰復(fù)合漿體的自收縮應(yīng)變隨硅灰摻量增加而增加的變化趨勢一致。摻入5%的硅灰后，復(fù)合漿體28 d干縮應(yīng)變相較于基準(zhǔn)組提高17.52%，繼續(xù)增加硅灰摻量會增加復(fù)合漿體的干縮應(yīng)變，SF20的28 d干縮應(yīng)變值已達(dá)444.65 με，約為相同養(yǎng)護(hù)齡期下FA20試件干縮應(yīng)變值的2倍。造成這一現(xiàn)象的原因仍與硅灰的孔隙填充作用密切相關(guān)。水泥漿體干縮應(yīng)變與內(nèi)部20～50 nm毛細(xì)孔含量密切相關(guān)，硅灰摻入可能增加了漿體內(nèi)部小毛細(xì)孔含量，進(jìn)而增加了水泥凈漿的干縮應(yīng)變。

圖5 不同粉煤灰摻量的復(fù)合漿體干縮應(yīng)變發(fā)展曲線

2.3 水化熱分析

試樣在加水?dāng)嚢栝_始至72 h(3 d)內(nèi)的水化熱測試結(jié)果如圖7所示。SF0、SF5、SF10、FA15、FA20在72 h內(nèi)的水化放熱總量分別為312.49 J/g、318.59 J/g、338.50 J/g、282.64 J/g、271.34 J/g。分析以上數(shù)據(jù)可知，摻入硅灰會增加膠凝材料的水化放熱量，摻入5%的硅灰對膠凝材料水化放熱量增加微弱，相較于純水泥凈漿，其水化放熱總量僅增加約6 J/g，但當(dāng)硅灰摻量增加至10%時，其水化放熱總量增長迅速，較基準(zhǔn)組升高約26 J/g，這一結(jié)果能較好地解釋SF10的3 d抗壓強(qiáng)度較基準(zhǔn)組明顯提升。同時，15%、20%粉煤灰的摻入會大幅降低水泥在3 d內(nèi)的水化放熱量，因此水泥-粉煤灰復(fù)合漿體的早期自收縮應(yīng)變值和干縮應(yīng)變值較基準(zhǔn)組均大幅降低。

圖7 不同復(fù)合漿體的水化放熱曲線

圖8為摻入粉煤灰、硅灰的復(fù)合漿體的水化放熱速率曲線圖，可以看出，所有漿體的水化放熱速率曲線均可分為陡降、突增至最高點、陡降以及緩慢下降四個階段，分別對應(yīng)誘導(dǎo)期、加速期、減速期和穩(wěn)定期。分析圖8可知，F(xiàn)A15、FA20的誘導(dǎo)期結(jié)束時間較基準(zhǔn)組明顯延長，而SF5、SF10的誘導(dǎo)期結(jié)束時間被提前。這主要是由于硅灰粒度極細(xì)，為誘導(dǎo)期水化產(chǎn)物的沉積提供了巨大的表面積，從而導(dǎo)致SF10的誘導(dǎo)期結(jié)束時間較基準(zhǔn)組提前0.52 h。

圖8 不同復(fù)合漿體的水化放熱速率曲線

在加速期階段，SF5、SF10的曲線斜率以及水化放熱速率峰值均明顯高于SF0、FA15及FA10，其水化放熱速率峰值分別出現(xiàn)在12.76 h、10.33 h、13.18 h、15.79 h及16.56 h。加速期成因主要在于氫氧化鈣(Ca(OH)2, CH)的沉淀以及水化硅酸鈣(calcium silicate hydrate, C-S-H)凝膠的生成，硅灰自身含有豐富的SiO2，會與CH反應(yīng)進(jìn)而促進(jìn)水化。在SF5的水化放熱速率曲線中，30 h左右出現(xiàn)放熱速率小峰，這也說明硅灰在3 d內(nèi)會明顯增加水泥的水化速率。30 h后復(fù)合漿體水化進(jìn)入穩(wěn)定期，SF10在這一期間仍具有最高的水化反應(yīng)速率。

NG: [-ln(1-α)]1/n=K1(t-t0)=K′1(t-t0)

(2)

I: [1-(1-α)1/3]=K2r-1(t-t0)=K′2(t-t0)

(3)

D: [1-(1-α)1/3]2=K3r-2(t-t0)=K′3(t-t0)

(4)

式中:α為水化反應(yīng)程度；n為反應(yīng)級數(shù)；K1、K2、K3以及K′1、K′2、K′3均為反應(yīng)速率常數(shù)；t為水化時間；t0為誘導(dǎo)期結(jié)束時間；r為參與反應(yīng)的顆粒直徑。

根據(jù)公式計算得出的各復(fù)合膠凝體系的水化動力學(xué)參數(shù)結(jié)果見表2。由表2可知，相較于純水泥漿體，摻入硅灰會提高膠凝材料的反應(yīng)級數(shù)和反應(yīng)速率常數(shù)值，粉煤灰作用則相反。各反應(yīng)速率常數(shù)大小排序為K′1>K′2>K′3，說明從水泥水化的NG階段開始，直至I、D階段，水化反應(yīng)速率逐漸降低。

表2 復(fù)合膠凝材料水化動力學(xué)參數(shù)計算結(jié)果

2.4 孔結(jié)構(gòu)分析

為探究粉煤灰、硅灰對水泥漿體干燥收縮應(yīng)變、抗壓強(qiáng)度的影響，測試各復(fù)合漿體的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)，結(jié)果如圖9所示，參數(shù)包括孔隙率、平均孔徑、總孔隙面積以及總孔隙體積。

從圖9可知，隨養(yǎng)護(hù)齡期增加，各復(fù)合漿體的孔隙率降低，這主要是水泥水化過程中水化產(chǎn)物不斷生成，內(nèi)部孔隙被逐步填充造成的[16]。摻入硅灰后，復(fù)合水泥漿體的孔隙率、平均孔徑明顯降低，摻量越大降低越顯著。同時，SF5、SF10的復(fù)合漿體總孔隙體積、總孔隙面積相較于水泥凈漿有所提升。以上現(xiàn)象說明硅灰的摻入能明顯細(xì)化水泥凈漿的內(nèi)部孔隙，起到優(yōu)化孔結(jié)構(gòu)的作用。對比SF0、FA15及FA20的孔隙參數(shù)測試結(jié)果可知，粉煤灰的摻入同樣能夠降低水泥凈漿的孔隙率、平均孔徑，提高總孔隙面積和總孔隙體積，但摻入5%、10%硅灰對水泥漿體3 d孔結(jié)構(gòu)的優(yōu)化效果較粉煤灰更顯著。造成這一現(xiàn)象的原因可由水化熱測試結(jié)果推斷得出，即15%、20%粉煤灰的摻入延長了水泥水化誘導(dǎo)期的開始及結(jié)束時間，同時還明顯降低了凈漿的水化放熱量、反應(yīng)級數(shù)，即降低了水泥的水化程度，因此養(yǎng)護(hù)齡期為3 d時，粉煤灰在水泥漿體中僅起到填充作用。

圖9 復(fù)合漿體孔隙參數(shù)測試結(jié)果

圖10為五種復(fù)合漿體養(yǎng)護(hù)28 d的孔徑分布微分曲線，曲線峰值即為最可幾孔徑，它表示漿體中最可能出現(xiàn)的孔徑大小。從圖10中可以看出，所有復(fù)合漿體的最可幾孔徑均出現(xiàn)在10～100 nm，且摻入5%、10%硅灰對水泥凈漿最可幾孔徑的降低效果優(yōu)于摻15%、20%粉煤灰。隨硅灰、粉煤灰摻量增加，水泥漿體孔徑分布微分曲線逐漸左移。同時，復(fù)合漿體在1～10 nm范圍內(nèi)的孔徑分布曲線與凈漿有所不同，說明復(fù)合漿體的凝膠孔含量顯著升高。

圖10 復(fù)合漿體28 d孔徑分布微分曲線

為更明確摻入硅灰、粉煤灰對水泥凈漿內(nèi)部各級孔隙的影響，計算復(fù)合漿體各級孔隙所占百分比，結(jié)果如圖11所示。分析可知，摻入硅灰能整體上提高小于20 nm的凝膠孔、20～50 nm的小毛細(xì)孔含量，降低50～100 nm的大毛細(xì)孔、100～1 000 nm的過渡孔和大于1 000 nm的大孔含量。硅灰摻量越多，復(fù)合漿體內(nèi)部凝膠孔、小毛細(xì)孔含量越高，過渡孔和大孔含量越低。粉煤灰的摻入同樣會大幅提高漿體內(nèi)部凝膠孔含量，降低過渡孔和大孔含量，但其對毛細(xì)孔含量改變效果弱于硅灰。

圖11 復(fù)合漿體28 d各類孔隙所占百分比

2.5 微觀形貌分析

圖12為養(yǎng)護(hù)3 d、7 d后，硅灰摻量為5%的水泥-硅灰復(fù)合漿體以及摻入15%粉煤灰的水泥-粉煤灰復(fù)合漿體的內(nèi)部電鏡照片。從圖12(a)中可以看出養(yǎng)護(hù)3 d后，摻入硅灰的水泥漿體內(nèi)部有大量堆積的六方薄片狀CH晶體，CH晶體上有少量針棒狀C-S-H凝膠生長。圖12(b)為養(yǎng)護(hù)7 d后水泥-硅灰復(fù)合漿體的內(nèi)部照片，從中可看出內(nèi)部針棒狀的C-S-H明顯增多，這主要是由于硅灰中的SiO2逐漸由外向內(nèi)消耗CH晶體，并在孔隙中生成C-S-H凝膠。這也是摻入硅灰后水泥凈漿早期強(qiáng)度上升的主要原因。

圖12(c)、(d)分別為摻入15%粉煤灰的水泥-粉煤灰復(fù)合漿體在養(yǎng)護(hù)3 d、7 d時的內(nèi)部電鏡照片，與圖12(a)、(b)相比，摻入粉煤灰后水泥漿體內(nèi)部針棒狀C-S-H凝膠明顯減少，內(nèi)部多為疊積的CH晶體，這主要是粉煤灰降低水泥水化速率造成的。此外，粉煤灰能填充漿體內(nèi)部孔隙，整體上提高漿體密實度。

圖12 復(fù)合漿體不同養(yǎng)護(hù)齡期SEM照片

2.6 水化熱、孔結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的關(guān)系

圖13為復(fù)合漿體72 h水化總放熱量與3 d自收縮應(yīng)變之間的關(guān)系，水泥-硅灰/粉煤灰復(fù)合膠凝材料體系的水化總放熱量與3 d自收縮應(yīng)變呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系，即總水化放熱量越高，膠凝體系的自收縮應(yīng)變越大。圖14為復(fù)合漿體28 d毛細(xì)孔含量與干縮應(yīng)變的關(guān)系，從圖14可以看出，在水泥-硅灰復(fù)合漿體中，20～50 nm小毛細(xì)孔占比與干燥收縮應(yīng)變呈明顯的正相關(guān)關(guān)系，水泥漿體干縮應(yīng)變增加是因為硅灰增大了毛細(xì)孔含量。但是在水泥-粉煤灰復(fù)合漿體中，小毛細(xì)孔占比與干燥收縮應(yīng)變呈負(fù)相關(guān)，與毛細(xì)孔越多干縮越顯著這一普遍認(rèn)同的結(jié)論并不一致。造成這一現(xiàn)象的原因在于粉煤灰雖然會填充微孔，增大水泥漿體內(nèi)部毛細(xì)孔含量，但更為重要的是，它還能明顯減緩水泥漿體凝結(jié)硬化過程中相對濕度的下降速度。Malhotra[17]研究發(fā)現(xiàn)，在水膠比為0.30的混凝土中，當(dāng)粉煤灰摻量由15%增加到60%時，其內(nèi)部相對濕度的下降速率會大幅降低。

圖13 水化熱與自收縮應(yīng)變的關(guān)系

圖14 毛細(xì)孔含量與干縮應(yīng)變的關(guān)系

圖15為復(fù)合膠凝體系抗壓強(qiáng)度與孔隙率的關(guān)系，從圖中可以看出，兩者呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，即孔隙率越大，抗壓強(qiáng)度越低，且這種負(fù)相關(guān)關(guān)系在水泥-硅灰復(fù)合漿體中表現(xiàn)更為顯著。

圖15 孔隙率與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系

3 結(jié) 論

(1)硅灰可以明顯提高水泥漿體的3 d抗壓強(qiáng)度，隨養(yǎng)護(hù)齡期增長，水泥-硅灰復(fù)合漿體的7 d抗壓強(qiáng)度增長幅度稍降，但28 d抗壓強(qiáng)度仍高于水泥漿體，而粉煤灰摻入會降低水泥漿體的抗壓強(qiáng)度。

(2)硅灰摻入會增加水泥凈漿的自收縮應(yīng)變和干縮應(yīng)變，尤其當(dāng)硅灰摻量超過10%后，其3 d自收縮應(yīng)變和28 d干縮應(yīng)變相較于水泥漿體有明顯增長，而摻入粉煤灰會大幅降低凈漿的收縮應(yīng)變，摻量在5%～20%范圍內(nèi)，摻量越高降低效果越顯著。

(3)硅灰會使水泥水化誘導(dǎo)期開始和結(jié)束的時間以及水化放熱峰值出現(xiàn)的時間提前，同時還能提高水泥水化的反應(yīng)級數(shù)以及結(jié)晶成核與晶體生長、相邊界反應(yīng)和擴(kuò)散三階段的反應(yīng)速率常數(shù)值；而粉煤灰作用則正相反，因此水泥-硅灰復(fù)合漿體72 h水化放熱總量較水泥-粉煤灰復(fù)合漿體更大；硅灰和粉煤灰均能細(xì)化水泥漿體孔結(jié)構(gòu)，增加凝膠孔占比。

(4)復(fù)合漿體72 h水化總放熱量和3 d自收縮應(yīng)變呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)關(guān)系，孔隙率和抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系。