新型自流平修补砂浆的性能与制备

表3中空白组C在制备过程中，拌合物粘性很大以致在提起小型坍落度简后仍保持原状根本没有流动性。当掺入30％的矿渣时，拌合物流动性有明显的改善，这是由于：其一，矿渣替代了部分水泥，使拌合物粘度大大降低；其二，矿渣的掺入降低了原材料体系中C S和CA 的含量，稀释了整个体系中水化产物的体积比例，减缓了胶凝材料的凝聚速率。掺入E渣后拌合物初始流动度提高，但扩展度经时损失随着E渣掺量的增加减小，30min的扩展度值与规范相比仍有一定富余(规范要求20min流动度不小于130mm)。除上述的两点原因外，还因为E渣较易磨，在粉末过程中其颗粒表面已被摩擦得较光滑，在新拌浆体中具有轴承效应，可增大浆体的流动性。且在高效减水剂存在的情况下，二者复合表现出了较好的辅助减水效果嘲。至于流动性经时损失减小，是因为流动性的损失主要与液相中减水剂的浓度有关。水化产物吸收减水剂的能力减弱，因此液相中减水剂残余浓度相对较大，表现为拌合物流动陛经时损失减小。此外，E渣与水有较强的亲和力，使拌合物中自由水存在减少，泌水性减小。

从图3、4可以看出，单掺矿渣时，砂浆的早期强度比空白组C低。但随着龄期的增长，这种差距越来越小。直至28d，其抗折强度、抗压强度均高于空白组。这是由于矿渣掺入后，降低了水泥中水化速率较快的C3 S和C3A 的含量，使得整个体系水化反应速率降低。但随着龄期的增长，矿渣潜在的水硬性被激发出来参与水泥熟料的水化反应，影响C-S-H相的组成，改善了水泥水化产物分布的均匀性，使水泥石结构比较致密。砂浆后期力学性能发展良好。值得一提的足，E渣的掺入使砂浆的早期强度大幅度降低，特别是1 d时仅能达到拆模要求。但后期强度发展迅速，除掺量为15％的组外，其余组的抗折强度在3d就与仅掺矿渣的组相当，且后期强度持续发展。

E渣掺入后使砂浆早期强度有如此大的降低，其原因与E渣本身的性能有重要关系。E渣化学成分中CaO含量很低，而水化反应的进行要依赖于CaO的含量。有关研究表明，只有当活性CaO含量高于5％时，工业废渣才表现出一定的水硬性，而活性CaO含量大于10％时，工业废渣才有较好的水硬性。因此E渣本身没有水硬性，当E渣与矿渣复掺时，CaO含量相对较多的矿渣就可以对E渣起到“补钙”作用，使E渣具有较好的水硬性。另一方面，E渣属于第二种掺合料，具有一定的火山灰活性。随着水泥水化反应的进行，E渣中活性SiO 和A120，易与水泥水化放出的Ca(OH)2 反应生成稳定的硅酸钙水化物凝胶及水化铝酸钙，填充于孔孔隙中，增大了砂浆的密实性；由于消耗了Ca(OH)2 ，又进一步促进了水泥的水化反应；同时，火山灰反应吸收了富集在集料和水泥石界面过渡区、具有择优取向Ca(OH)2 ，增大了界面过渡区的粘结性，也促进了水化反应的进行。此外，E渣中含有一定的碱土金属元素，它们的硫酸盐在结晶凝固过程中极易形成含7～10个结晶水的结晶水合物，体积要膨胀。因此E渣中相对较多的硫酸根离子，就易与水化硅酸钙化合生成水化硫铝酸钙，这是一种尺寸仅为几个微米的结晶体，填充于水泥石的毛细孔或气孔中，使结构更为致密。而且它还有一定的微膨胀性可以补偿水泥凝胶体由于温度、湿度等因素而引起的收缩，提高了硬化体后期强度。此外，E渣的密度略大于硅粉，但又小于水泥，因此同硅粉一样，以E渣取代部分水泥时，在质量不变得前提下，加入的E渣的体积要比被替代的水泥的体积大一些，浆体的体积要增大，故一定量的水泥被相同质量的E渣取代后其流动性更好，这也可从前章的流动度试验得以证实；而在相同用水量的条件下，则可以降低水胶比提高硬化体强度。
但E渣掺量过多时(在本试验条件下为10％以上)，E渣本身较差的水硬性与其火山灰反应等带来的增强效应相比占据了主要地位，加之矿渣潜在的水硬性也需要水化体系的激发，因此水泥量的减少将导致强度进一步的下降，从试验结果看，E渣适宜掺量为5％-10％。本试验中取为10％。

2，3 修补砂浆早期强度的激发

如前所述，E渣的掺入使得砂浆的早期强度明显降低，这对修补是很不利的。因此，作者试图寻找一种有效的激发剂，在达到提高早期强度的目的下尽可能不影响拌合物的工作性。在系列试验中，以激发剂J的效果最好。其具体配合比和试验结果如表4所示。

从表4可以看出，激发剂J几乎没有对拌合物扩展度产生任何负面影响。而硬化体早期强度都有大幅度的提高，后期强度持续增长。这是因为，其一，激发剂J CaO含量较高，它对E渣的水化反应起到“补钙”的作用。其二，水化体系中的OH -使得矿渣、E渣中的玻璃体解体，促进了反应的进行，同时减少了拌合物表面泌水量。试验过程中还尝试过使用碱金属盐，虽然修补砂浆的早期强度也有较大提高，但拌合物扩展度很小，无法自流平。此外，引入的碱将增大水泥体系中潜在、不可避免的裂化危险性。