碾压混凝土胶凝材料的水化热研究

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1、碾压混凝土胶凝材料的水化热研究［摘要］:论文分析了影响碾压混凝土胶凝材料水化热的因素，同时提出通过调整水泥熟料矿物组成、掺入矿物掺合料和外加剂、控制施工温度等方式能降低水化热及改变水化热释放过程。粉煤灰掺量、水胶比和外加剂均能对碾压混凝土胶凝材料的水化热产生影响。国内工程试验结果表明：影响碾压混凝土胶凝材料水化热的因素是龄期和粉煤灰掺量。龄期不同，胶凝材料水化热的发展趋势不同；粉煤灰掺量对水化热起到缩放作用；针对国内工程试验，建立我国碾压混凝土胶凝材料水化热的数学模型。［关键词］:碾压混凝土，胶凝材料，水化热，数学模型。水泥水化过程屮放岀的热量称为水泥水化热。在冬季施工屮，水化热有助

2、于混凝土的保温。但在大体积混凝土结构屮，由于混凝土的导热能力很低，水泥发出的热量聚集在结构物内部长期不易散失。因此，往往在大体积混凝土屮形成较大的温差和温度应力,易于引起温度裂缝，给工程带来不同程度的危害。1碾压混凝土胶凝材料的水化放热水泥是碾压混凝土的主要胶凝材料之一。水泥的水化热释放是一个过程。在实际工程应用中，人们首先关心的是水化放热速率，其次才是总的水化热。水化热释放速率也与水泥的矿物成分有关。当水泥中含有较多的C3A和C3S时，水化放热速度较快、水化热较大。水泥的细度和水化时的温度也影响水化放热速率。颗粒较细的水泥或水化时温度较高，则放热速率较大。Bogue通过试验得到，普

3、通波特兰水泥总水化热的50%在3d之内释放，75%在7d内释放，180d释放的水化热相当于总水化热的83%〜91%［1］。粉煤灰是碾压混凝土的另一种胶凝材料。国产粉煤灰多属低钙粉煤灰，与水拌和后不起水化反应(或水化反应微弱)，此时水化热极低，不具备胶凝性能。在碾压混凝土屮,粉煤灰与水泥水化产物Ca(OH)2的反应生成具有胶结性能的水化硅酸钙和水化铝酸钙，释放一定的水化热。碾压混凝土屮所用胶凝材料的水化热大小除了受水泥品种及其矿物成分含量影响外，还受粉煤灰的化学成分、品质和掺量等的影响。掺粉煤灰的胶凝材料的水化热过程线与纯水泥的水化热过程线明显不同：(1)同龄期的水化热前者低于后者；(

4、2)掺粉煤灰的胶凝材料水化热曲线温峰较低、温峰出现时间推迟；(3)掺粉煤灰的胶凝材料水化热曲线温降较慢，7d龄期时残余水化热较高。2影响碾压混凝土胶凝材料水化热的因素分析影响胶凝材料水化热的因索很多，包括水泥的矿物组成、水灰比、养护温度、掺合材料的种类与掺量等。2.1水泥熟料的矿物成分维尔巴克(Verbeck)等用最小二乘法取得多元回归水化热经验公式(1)：Q=axC?S(%)+bxC?S(%)+cxC.A(%)+dxC/F(%)(1)伍兹(Woods)等计算了系数°、b、c和d的值，如表1所示叫表1水泥矿物的水化热(J/g)矿物名称WoodsLerchVerbeckd(C3s)56

5、9502490b(P-C2S)259259222c(C3A)8378661364d(C4AF)1264184642.2掺合料大部分混凝土屮都掺入不同数量的掺合料，蔡正咏根据水泥水化热的试验结呆⑴,提出了估计胶凝材料水化热的经验公式(2)：Qp二0()(1-w)式(2)屮：0—掺冇掺合料的胶凝材料水化热(J/g);Q—不掺掺合料的胶凝材料水化热(J/g);p—掺合料的掺量；加一经验常数，介于o〜1Z间。由式(2)可知：胶凝材料中掺冇掺合料时，其水化热将降低，而月.掺合料掺量越大,水化热越低。成都勘测设计研究院科学研究所研究了峨嵋水泥厂42.5MPa水泥和掺粉煤灰后的水化热，试验结果见表

6、2⑶。从该表可以看岀，随着粉煤灰掺量的增加，碾压混凝土胶凝材料的总水化热降低，各龄期的水化热也相应降低，而且热峰岀现时间推迟。表2粉煤灰掺量对胶凝材料水化热的影响（J/g）F/(C+F)(%)Id2d3d4d5d6d7de（）热峰（h）0181.9219.6233.1242.6249.2254.3258.4285.014.33()134.2161.9178.3190.2200.5203.3214.1260.018.()5()108.2141.6154.4164.0171.7177.6182.7225.02110014.920.325.730.935.()38.440.9//表3是坑口

7、水电站和天生桥二级水电站胶凝材料水化热的试验结呆。从该表也可以看出，随着粉煤灰掺量的增加，胶凝材料各龄期的水化热下降。表3坑口水电站和天生桥二级水电站胶凝材料水化热工程F/（C+F）水化热（J/g）名称（%）7d28d坑口0283367广平32.5普硅水电站70125141邵武粉煤灰天生桥二0251329水成42.5R普硅级水电站70144175出东粉煤灰2.3水胶比对胶凝材料水化热的影响维尔巴克等人的研究资料表明水灰比对水化热有较大的影响，水化热随着水灰