养护制度对地聚物水泥早期强度及其砂浆性能影响*

左李萍，蒙海宁，许彦明，张敏杰，陆小军，伊立

（1. 镇江建科建设科技有限公司，江苏 镇江 212004；2. 江苏镇江建筑科学研究院集团股份有限公司，江苏 镇江 212004）

0 引言

提高地聚物水泥早期的养护温度和养护时间，能促进其早期强度的形成和发展[1-3]。养护温度过高会使地聚物水泥浆料内部水分蒸发过快，产生裂缝，使后期强度产生倒缩现象[4-7]。地聚物水泥与硅酸盐水泥一样，在一定的范围内，提高其养护温度和时间，能够促进其水化速率，有助于提高其早期强度。本文中将探讨养护温度和养护时间对地聚物水泥早期强度的影响，来制备早强、后期强度稳定的地聚物水泥。最后将其最优养护制度下制备的地聚物水泥来配制砂浆，并与普通硅酸盐水泥配制的砂浆进行性能比较。

1 试验

1.1 原材料

（1）本试验采用的偏高岭土取自河北省灵寿县，其化学成分见表1。

（2）选用镇江谏壁电厂生产的Ⅱ级粉煤灰，其化学成分见表2。

表1 偏高岭土化学成分 wt%

表2 粉煤灰的化学组成 wt%

（3）选用江南水泥粉磨公司生产的 S95 级磨细矿粉，其化学成分见表3。

表3 矿粉的化学组成 wt%

1.2 激发剂

（1）固体激发剂： NaOH 为分析纯，纯度在 95%以上。

（2）液体激发剂（硅酸钠）：青岛优索化学科技有限公司生产，为半透明状粘稠液体，其化学成分见表4，用 NaOH 和水调节至所要求的水玻璃模数。

表4 水玻璃技术指标

1.3 试验设备

本试验所用设备型号及厂家见表5。

表5 试验仪器

1.4 试验配比设计

1.4.1 偏高岭土基地聚物水泥养护制度的试验设计

利用已确定的最优配比，研究热养护制度对地聚物水泥抗压强度的影响，具体养护制度见表6 所示。

表6 热养护制度试验配比设计

1.4.2 地聚物水泥砂浆的配制

地聚物水泥配方详见表7。其中，地聚物水泥组成是 80% 偏高岭土＋5% 粉煤灰＋15% 矿粉。

表8 是地聚物水泥砂浆的配合比，加水量都为地聚物水泥砂浆质量的 17%（这其中包括加入水玻璃的质量）。准确称取水玻璃后，再加水至砂浆干重的 17%，然后加入地聚物砂浆中，搅拌均匀，再在振动台上振捣密实而成，标准养护。

表7 地聚物水泥配合比

表8 地聚物水泥砂浆配比

1.4.3 普通预拌砂浆的配制

表9 是普通预拌砂浆的配合比，加水量都为砂浆干量的 17%。

表9 普通预拌砂浆配比

2 结果与讨论

2.1 热养护温度对地聚物水泥早期强度的影响

表10 和图1 是养护温度对地聚物水泥强度的影响。由图表可知，随着温度的上升，其 1d 强度增加明显，但当温度上升到 80℃ 时虽然 1d 强度较高，但后期强度产生倒缩现象。这是由于养护温度过高，使浆料的水分蒸发过快，产生裂缝，导致强度降低。在 40℃ 与60℃ 温度下，其强度在各龄期均比 20℃ 的标准养护的强度高，且后期强度没有明显倒缩现象。

表10 热养护温度对抗压强度的影响 MPa

图1 热养护温度对抗压强度的影响

2.2 热养护时间对地聚物水泥早期强度的影响

表11 和图2 的三张图表明不同的养护时间对地聚物水泥抗压强度的影响。由图表中可以看出：在 40℃热养护条件下，随着养护时间的增加，其强度也随之增加，其后期强度发展与 20℃ 标养一致，说明在 40℃ 的养护温度下，地聚物水泥的水化速率增加，但是并没有损害到其自身结构，因而不会产生强度倒缩现象。在 60℃ 养护下，地聚物水泥在 3d 时，强度基本停止增长，养护 4h 的强度甚至在 28d 出现强度的倒缩。在80℃ 养护下，1d 的抗压强度达到最高值，之后强度逐渐开始出现倒缩的现象，养护时间越长，倒缩现象越明显。

表11 热养护时间对地聚物水泥强度的影响 MPa

2.3 两种砂浆性能对比

两种砂浆的性能对比见表12。由表12 可知，地聚物水泥砂浆和普通砂浆的各强度等级的 28d 抗压强度相差不大，地聚物水泥砂浆的强度略高于普通砂浆。但在7d 强度时地聚物水泥砂浆的强度明显高于普通砂浆的强度，说明地聚物水泥砂浆具有较高的早期强度。地聚物水泥砂浆也具有较好的保水率，较低的 28d 收缩率，粘结强度也优于普通水泥砂浆。

图2 不同的养护时间对地聚物水泥抗压强度的影响

2.4 两种砂浆高温后的强度对比

选取 EPM5.0、EPM10.0、DPM5.0 和 DPM10.0 在100、300、500、700 和 800℃ 后的抗压强度试验。试验采用高温电阻炉加热，加热速度为 5℃/min，加热到指定温度后恒温 60min，然后冷却至室温。

表12 两种砂浆的基本性能

表13 和图3 分别给出了地聚物水泥砂浆 5.0、10.0及普通砂浆 5.0、10.0，抗压强度随温度变化的关系曲线。可以看出，地聚物水泥砂浆在 100～300℃ 间抗压强度迅速下降，之后强度衰减的速度有所减缓，尤其是在 300～500℃ 间抗压强度基本没有变化。在 800℃高温后，地聚物水泥砂浆的抗压强度保留了常温时的62.8%，普通砂浆的抗压强度保留值为常温时的 25%。

表13 两种砂浆强度对比

3 小结

（1）当养护温度在 60℃ 以下时，随着养护时间的增加，地聚物水泥强度呈增长趋势；当养护温度超过60℃ 时，地聚物水泥内部有较多裂缝产生，导致后期强度出现明显的倒缩现象。

图3 地聚物水泥砂浆和普通砂浆高温抗压强度比较

（2）地聚物水泥砂浆具有较高的早期强度，地聚物水泥砂浆具有较好的保水率，粘结强度也优于普通水泥砂浆。

（3）无论是在常温下还是高温后，地聚物水泥砂浆的抗压强度均高于普通砂浆，在经历 800℃ 高温后，地聚物水泥砂浆的抗压强度保留了常温时的 62.8%，普通砂浆保留值为常温时的 25%。

[1]施惠生.土聚水泥制备的探索试验与研究[J].水泥技术，2005,(4)∶ 15.

[2]郑娟荣，谭维组.地聚物材料的研究进展[J].新型建筑材料，2002,(4)∶ 11.

[3]李汉旺，夏振保.利用高岭土化闪长岩烧制空心砖[J].砖瓦，2005(7)∶ 29-30.

[4]金漫彤，温金宝，陈健.无机聚合新材料研究进展[A].中国水利学会首届靑年科技论坛论文集[C].深训，2003∶ 257.

[5]Lucas P, Baba M, Lacoste J, et al. Crosslinking of dienic elastomers resulting from ageing∶X-ray diffraction and refractometry measurements [J]. Polymer Degradation and Stability, 2002, 76(3)∶ 449-453.

[6]蒙海宁，朱祥，左李萍，等.偏高岭土基土聚物水泥的制备及性能研究[J].砖瓦，2017(5)∶ 36-39.

[7]赵耀芳.碱激发固硫灰地聚物制备透水砖的工艺研究[J].商品混凝土，2017(9)∶ 41-43.