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【摘要】随着城市化进程的不断发展，具有优良工作性、高强度性、高耐久性和稳定性的高性能混凝土越来越被需求，也越来越引起重视。本文通过实验，探究不同养护条件下二者在性能上的差异，给出相应结果，得出相应结论，做出相应参考。同时由于粉煤灰砼具有低水化性，使得它在大体积砼结构中被广泛使用，本研究建立在实验的基础上，探究其在大体积砼结构中的适用性。
【关键词】矿渣砼；粉煤灰砼；养护条件
介绍
随着经济和城市化进程的高速发展，中国出现了越来越多的高层建筑，这些高层建筑通常都有着厚大的基础底板，是典型的大体积砼结构。由于水泥水化产生的较高的内部温升和较慢的散热速度，大体积砼结构在硬化过程中会产生较大的拉伸应力，从而导致砼开裂，影响砼结构的耐久性和安全性。为了降低温升，避免开裂，大体积砼结构在施工中采用了许多技术，如内嵌带冷却剂的管道，砼搅拌前预冷却，但这些措施通常即复杂又费时。相比较而言另一种相对经济的控制大体积砼温升的方法是用低水化热矿物掺和料替代水泥。粉煤灰作为火力发电的副产物是一种理想的矿物掺和料，由于粉煤灰降低了砼的水化温升，减少了开裂的风险，所以粉煤灰砼在大体积砼结构中被越来越多的采用。本文中，通过采用两种不同的养护条件，来比较粉煤灰砼和矿渣砼性能上的差异以及矿渣砼在大体积砼结构中的适用性。
1、试验
1.1材料
用于试验的材料是普通硅酸盐水泥，低钙粉煤灰，碱性氧气转炉矿渣，5-20mm碎石灰，天然河沙（粒径≤5mm）。此外，为了改善砼的流动性，加入了适量的聚羧酸系超塑化剂。
1.2配合比
每立方米砼胶凝材料400kg，水胶比0.45，矿物掺合料45%（以质量计）。
1.3养护条件和测试方法
砼样本经过适当的压实后成型并在初凝36小时后脱模。为了研究砼在实际结构中的性质，采用了两种不同的养护方法：
1）标准养护：样本被置于温度20±1℃，湿度大于95%的室内进行养护；
2）温度匹配养护：样本被置于一个温度可根据砼的绝热温升曲线自动调整的养护盒中进行养护。
3）因此本次试验的对象共包括4组样本：温度匹配养护条件下的粉煤灰砼样本，温度匹配养护条件下的矿渣砼样本，标准养护条件下的粉煤灰砼样本，标准养护条件下的矿渣样本。
4）每组样本分别制成100*100*100mm试块用于压缩强度和劈裂抗拉强度测试，100*100*300mm试块用于弹性模量测试。测试分别在砼养护的第3，5，7，14，28，56和90天时进行。
2、试验结果讨论
2.1绝热温升
经过试验发现，粉煤灰砼和矿渣砼的绝热温升曲线有着几乎相同的增长趋势。但是矿渣砼的绝热温升要低于粉煤灰砼，这意味着钢渣在减少水化温升方面略优于粉煤灰。根据测试数据，粉煤灰砼和矿渣砼的9天绝热温升值分别为42.76℃和38.92℃。
2.2压缩强度
在温度匹配养护条件下，粉煤灰砼的早期压缩强度发展要快于矿渣砼。粉煤灰砼的7天压缩强度已经高于矿渣砼56天的压缩强度。后期，尽管矿渣砼的压缩强度要远低于粉煤灰砼，但两种砼的后期压缩强度增长曲线的形状非常接近。
通过试验可知，不同养护条件对两种砼的压缩强度的影响是不同的，温度匹配养护对粉煤灰砼早期压缩强度提升效果更为明显。数据显示，温度匹配养护条件下，粉煤灰砼的7天压缩强度要高于标准养护条件85%，而矿渣砼温度匹配养护条件下的7天压缩强度只比标准养护条件高31.62%。另外，粉煤灰砼温度匹配养护条件下的后期强度要高于标准养护，而矿渣砼温度匹配条件下的后期压缩强度却低于标准养护。
2.3劈裂抗拉强度
与对压缩强度的影响类似，在温度匹配养护条件下，粉煤灰砼早期劈裂抗拉强度发展速度要远高于矿渣砼，两种砼后期劈裂抗拉强度增长速度接近，但矿渣砼劈裂抗拉强度在任何时候都低于粉煤灰砼。同样，温度匹配养护对粉煤灰砼早期劈裂强度的影响比矿渣砼更为明显。温度匹配养护条件下，粉煤灰砼的7天劈裂抗拉强度要高于标准养护条件59.75%，而矿渣砼温度匹配养护条件下7天劈裂抗拉强度仅比标准养护条件高出22.13%。粉煤灰砼温度匹配养护条件下后期劈裂抗拉强度要高于标准养护，而矿渣砼温度匹配条件下的后期劈裂抗拉强度却低于标准养护。
2.4弹性模量
砼弹性模量的增长趋势与强度增长趋势基本一致，但值得一提的是四组样本间弹性模量值的差异没有强度间差异那么大，特别是在后期，四组样本的最终弹性模量值非常接近。众所周知，砼结构一般由三个部分组成：硬化浆体，骨料以及硬化浆体与骨料之间的界面过渡区。普通砼的强度主要取决于硬化浆体和界面过渡区的强度，而硬化浆体和界面过渡区的强度与时间，温度，湿度这三个因素密切相关，所以通过改变养护温度可以显著提高砼的强度。而在弹性模量中，骨料扮演着比其它两个组成部分更重要的角色，骨料的性质不受温度因素的影响，所以改变养护条件对砼弹性模量的影响远没有对强度影响那么明显。
3、矿渣砼在大体积砼结构中的适用性
低水化热是粉煤灰砼在大体积砼结构中被广泛使用的一个重要原因。通过试验可以发现，矿渣砼的绝热温升其实要比粉煤灰砼更低，矿渣砼的这个性质使得其更适用于大体积砼结构。另外在约束条件和收缩值相同的情况下，拉伸应力和弹性模量成正比。而温度匹配养护条件下，矿渣砼的弹性模量小于粉煤灰砼，所以矿渣砼中的拉应力也相应小于粉煤灰砼，这是矿渣砼在大体积砼结构中应用的另一个优势。但矿渣砼也有不可忽视的缺点，它的力学性能要比粉煤灰砼差，尤其是抗拉强度比粉煤灰砼的抗拉强度低很多，如何克服这个缺点成为它能否在结构中应用的关键。相关研究表明，通过降低矿渣砼的水胶比可以减少钢渣对砼性质的不良影响，获得较为满意的后期强度和结构耐久性。综上所述，矿渣砼低水化热，低拉伸应力的优点使得其在大体积砼结构中，特别是粉煤灰缺乏地区，有着极其巨大的应用潜力。
参考文献
[1]谭建标，浅谈矿渣粉对混凝土性能的影响以及应用[J]，广州建材，2013，207期.
[2]覃维祖，粉煤灰在混凝土中的应用[J]，粉煤灰综合利用，2000.
[3]吴宏阳，受冻条件下混凝土冻胀应力与温度应力的研究[D]，哈尔滨工业大学，2006.
【关键词】矿渣砼；粉煤灰砼；养护条件
介绍
随着经济和城市化进程的高速发展，中国出现了越来越多的高层建筑，这些高层建筑通常都有着厚大的基础底板，是典型的大体积砼结构。由于水泥水化产生的较高的内部温升和较慢的散热速度，大体积砼结构在硬化过程中会产生较大的拉伸应力，从而导致砼开裂，影响砼结构的耐久性和安全性。为了降低温升，避免开裂，大体积砼结构在施工中采用了许多技术，如内嵌带冷却剂的管道，砼搅拌前预冷却，但这些措施通常即复杂又费时。相比较而言另一种相对经济的控制大体积砼温升的方法是用低水化热矿物掺和料替代水泥。粉煤灰作为火力发电的副产物是一种理想的矿物掺和料，由于粉煤灰降低了砼的水化温升，减少了开裂的风险，所以粉煤灰砼在大体积砼结构中被越来越多的采用。本文中，通过采用两种不同的养护条件，来比较粉煤灰砼和矿渣砼性能上的差异以及矿渣砼在大体积砼结构中的适用性。
1、试验
1.1材料
用于试验的材料是普通硅酸盐水泥，低钙粉煤灰，碱性氧气转炉矿渣，5-20mm碎石灰，天然河沙（粒径≤5mm）。此外，为了改善砼的流动性，加入了适量的聚羧酸系超塑化剂。
1.2配合比
每立方米砼胶凝材料400kg，水胶比0.45，矿物掺合料45%（以质量计）。
1.3养护条件和测试方法
砼样本经过适当的压实后成型并在初凝36小时后脱模。为了研究砼在实际结构中的性质，采用了两种不同的养护方法：
1）标准养护：样本被置于温度20±1℃，湿度大于95%的室内进行养护；
2）温度匹配养护：样本被置于一个温度可根据砼的绝热温升曲线自动调整的养护盒中进行养护。
3）因此本次试验的对象共包括4组样本：温度匹配养护条件下的粉煤灰砼样本，温度匹配养护条件下的矿渣砼样本，标准养护条件下的粉煤灰砼样本，标准养护条件下的矿渣样本。
4）每组样本分别制成100*100*100mm试块用于压缩强度和劈裂抗拉强度测试，100*100*300mm试块用于弹性模量测试。测试分别在砼养护的第3，5，7，14，28，56和90天时进行。
2、试验结果讨论
2.1绝热温升
经过试验发现，粉煤灰砼和矿渣砼的绝热温升曲线有着几乎相同的增长趋势。但是矿渣砼的绝热温升要低于粉煤灰砼，这意味着钢渣在减少水化温升方面略优于粉煤灰。根据测试数据，粉煤灰砼和矿渣砼的9天绝热温升值分别为42.76℃和38.92℃。
2.2压缩强度
在温度匹配养护条件下，粉煤灰砼的早期压缩强度发展要快于矿渣砼。粉煤灰砼的7天压缩强度已经高于矿渣砼56天的压缩强度。后期，尽管矿渣砼的压缩强度要远低于粉煤灰砼，但两种砼的后期压缩强度增长曲线的形状非常接近。
通过试验可知，不同养护条件对两种砼的压缩强度的影响是不同的，温度匹配养护对粉煤灰砼早期压缩强度提升效果更为明显。数据显示，温度匹配养护条件下，粉煤灰砼的7天压缩强度要高于标准养护条件85%，而矿渣砼温度匹配养护条件下的7天压缩强度只比标准养护条件高31.62%。另外，粉煤灰砼温度匹配养护条件下的后期强度要高于标准养护，而矿渣砼温度匹配条件下的后期压缩强度却低于标准养护。
2.3劈裂抗拉强度
与对压缩强度的影响类似，在温度匹配养护条件下，粉煤灰砼早期劈裂抗拉强度发展速度要远高于矿渣砼，两种砼后期劈裂抗拉强度增长速度接近，但矿渣砼劈裂抗拉强度在任何时候都低于粉煤灰砼。同样，温度匹配养护对粉煤灰砼早期劈裂强度的影响比矿渣砼更为明显。温度匹配养护条件下，粉煤灰砼的7天劈裂抗拉强度要高于标准养护条件59.75%，而矿渣砼温度匹配养护条件下7天劈裂抗拉强度仅比标准养护条件高出22.13%。粉煤灰砼温度匹配养护条件下后期劈裂抗拉强度要高于标准养护，而矿渣砼温度匹配条件下的后期劈裂抗拉强度却低于标准养护。
2.4弹性模量
砼弹性模量的增长趋势与强度增长趋势基本一致，但值得一提的是四组样本间弹性模量值的差异没有强度间差异那么大，特别是在后期，四组样本的最终弹性模量值非常接近。众所周知，砼结构一般由三个部分组成：硬化浆体，骨料以及硬化浆体与骨料之间的界面过渡区。普通砼的强度主要取决于硬化浆体和界面过渡区的强度，而硬化浆体和界面过渡区的强度与时间，温度，湿度这三个因素密切相关，所以通过改变养护温度可以显著提高砼的强度。而在弹性模量中，骨料扮演着比其它两个组成部分更重要的角色，骨料的性质不受温度因素的影响，所以改变养护条件对砼弹性模量的影响远没有对强度影响那么明显。
3、矿渣砼在大体积砼结构中的适用性
低水化热是粉煤灰砼在大体积砼结构中被广泛使用的一个重要原因。通过试验可以发现，矿渣砼的绝热温升其实要比粉煤灰砼更低，矿渣砼的这个性质使得其更适用于大体积砼结构。另外在约束条件和收缩值相同的情况下，拉伸应力和弹性模量成正比。而温度匹配养护条件下，矿渣砼的弹性模量小于粉煤灰砼，所以矿渣砼中的拉应力也相应小于粉煤灰砼，这是矿渣砼在大体积砼结构中应用的另一个优势。但矿渣砼也有不可忽视的缺点，它的力学性能要比粉煤灰砼差，尤其是抗拉强度比粉煤灰砼的抗拉强度低很多，如何克服这个缺点成为它能否在结构中应用的关键。相关研究表明，通过降低矿渣砼的水胶比可以减少钢渣对砼性质的不良影响，获得较为满意的后期强度和结构耐久性。综上所述，矿渣砼低水化热，低拉伸应力的优点使得其在大体积砼结构中，特别是粉煤灰缺乏地区，有着极其巨大的应用潜力。
参考文献
[1]谭建标，浅谈矿渣粉对混凝土性能的影响以及应用[J]，广州建材，2013，207期.
[2]覃维祖，粉煤灰在混凝土中的应用[J]，粉煤灰综合利用，2000.
[3]吴宏阳，受冻条件下混凝土冻胀应力与温度应力的研究[D]，哈尔滨工业大学，2006.