高鹼水泥

鹼熟料、沸石和硅灰配製水泥，進行了抑制鹼-集料反應試驗，測定了水泥的可溶性鹼量與有效鹼量，檢測了水泥及混凝土的性能。結果顯示，用沸石和硅灰作為水泥的混合材，在不影響水泥及混凝土性能的情況下，利用高鹼熟料生產具有抑制鹼-集料反應性能的水泥是可行的。

鹼-集料反引量混凝土建築破壞，造巨濟損。調查研究顯示，產泥，尤北區泥廠產泥，鹼含量普遍偏高，而我國北方地區的集料也恰恰具有較高的鹼活性。為此研究抑制鹼-集料反應的對策是非常必要的。

冰島始，泥摻硅灰混合材，踐證，采，止鹼-集料反引混凝土程破壞。

在我國，由於受硅灰價格的影響，還不可能在水泥中大量應用硅灰。因此，有必要尋找其它混合材，在基本不增加成本的原則下，使水泥既具有抑制鹼-集料反應的性能，又能滿足其它性能要求。因此，本研究的目的就是要探索利用高鹼熟料的途徑。

鹼-集料反應的宏觀表現為膨脹開裂，但只有當膨脹量達到一定程度時才導致破壞，M.D.A.Thomas等人[3，4]通過大量的研究認為，只要按ASTM C1260測試的砂漿棒的膨脹率小於0.10%，則混凝土的膨脹率即可小於0.04%的限制，即不發生破壞。因此，研究抑制鹼-集料反應的效果可以通過測定膨脹值的方法來進行。

1.1　材料及配合比

以沸石和硅灰複合作為水泥的混合材，用透氣法測定磨細沸石比表面積為600m2/kg。熟料取自某立窯水泥廠，並加石膏磨細至比表面積491.6m2/kg。3種材料按不同的比例配合進行試驗，3種材料的鹼含量如表1所示，配合比如表2所示。

表1 材料的鹼含量 %

表2 水泥的配合比

1.2　試驗方法

採用ASTMC1260(快速砂漿棒法)。Davies & Oberholster等人[4～6]認為ASTMC1260是一種評價鹼集料反應抑制效果的較好方法。

試件製作：用20%永定河活性集料和80%的標準砂組成集料，永定河活性集料的粒徑為0.3～0.6mm時，配製的試件具有最大的膨脹率。因此，選用該配比的集料，用水泥膠砂攪拌機及振動台成型試件。試件尺寸為:25mm×25mm×285mm。

養護及測長：成型后帶模在標準養護箱養護1d，脫模並測原始長度，然後放入80℃水中養護1d，水與試件體積比為4∶1。從水中取出試件迅速測長，此長度即為基準長度，之後將試件放入80℃、1MNaOH溶液中養護14d，鹼液與試件的體積比仍為4∶1。在預定的齡期測量試件長度，並計算膨脹率。

測長儀器：萬能測長儀，準確到1μm。

1.3　試驗結果

膨脹量隨齡期變化的測試結果如圖1所示。由圖可見，當摻入15%的沸石時，不能使膨脹率降低到0.10%以下，而當水泥中摻入13.5%的沸石和1.5%的硅灰時，則能使膨脹率低於0.10%的限值，從而起到了有效抑制鹼-集料反應的作用。

圖1　試件膨脹率隨齡期的變化

2.1　水泥中的鹼與鹼-集料反應

水泥中的鹼可分為3種：總鹼量、可溶性鹼和有效鹼。總鹼量是由酸溶法測定的，是水泥中各種鹼的總量。可溶性鹼是將水泥放入水中攪拌一定的時間所能溶出的鹼量，因此也稱為水溶性鹼。有效鹼是指當水泥硬化后存在於硬化水泥漿體孔溶液中的鹼。研究證明，孔溶液中鹼度的高低與鹼-集料反應膨脹之間有很好的關係。如果能降低孔溶液中的鹼，則可抑制鹼-集料反應的發生。

2.2　鹼量的測定

水泥中的總鹼量及可溶性鹼量的測定按ASTM c114進行，有效鹼量的測定參照ASTM C311進行，測定結果如表3及表4所示。

表3 水泥中的可溶性鹼量測定結果 %

表4 水泥中的有效鹼量測定結果

由表3及表4可見，當加入沸石和硅灰時，可溶性鹼量及有效鹼量均降低。意味著孔溶液的鹼度降低，起到了延緩或抑制鹼-集料反應的作用。

水泥性能的檢測

將水泥A與水泥C進行各項物理性能對比試驗，結果見表5，其中水泥膠砂強度是按GB177-85檢驗的結果。

表5 水泥的物理性能

由表5可見，加入沸石粉和硅灰后，水泥比表面積增加，水泥的安定性均合格，凝結時間正常，標準稠度用水量稍有增加。3d及7d的抗折強度有所降低，28d抗折強度及3d、7d抗壓強度相當，28d抗壓強度明顯提高。由此說明，加入沸石和硅灰對水泥的各項物理性能沒有不良影響。

混凝土性能的檢測

試驗用混凝土的配合比如表6所示。新拌混凝土的性能主要考察坍落度及粘聚性兩項指標，混凝土的強度用100mm×100mm×100mm立方體檢測。坍落度及強度的測定均按國家標準進行，結果見表7。

表6 混凝土的配合比

表7 新拌混凝土的性能及混凝土強度的測定結果

由表6、表7可見：在相同配合比的條件下，摻沸石和硅灰的水泥配製的混凝土，坍落度增加，且粘聚性良好。3d強度相當，7d和28d強度均有提高。

1)用沸石和硅灰複合作為水泥的混合材，可以降低水泥的可溶性鹼量和孔溶液中的有效鹼量，抑制鹼-集料反應的破壞性膨脹。

2)用沸石和硅灰複合作為水泥的混合材，對水泥和混凝土的性能沒有不良影響。