Ｅ ｆｆｅｃｔ ｏ ｆ ｆｌｙ ａｓｈ ａｎ ｄ ｓｌａｇ ｏ ｎ ｈ ｙｄ ｒａｔｉｏ ｎ ｈ ｅａｔ ｅｖｏ ｌｕ ｔｉｏ ｎ ｏ ｆ ｃｅｍ ｅｎ ｔ
ＬＩ Ｈｏｎｇ－ｙａｎ，ＤＩＮＧ Ｚｈｕ，ＸＩＮＧ Ｆｅｎｇ，ＣＨＥＮ Ｂｏ （ Ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ ５１８０６０，Ｃｈｉｎａ）
２２．９ ２４．４ ５２．８ ６２．３
７（ Ｗ／Ｃ＝０．３２，ＦＡ ２０％）
４８．２ ５５．２
８（ Ｗ／Ｃ＝０．３２，ＦＡ ３０％） ９（ Ｗ／Ｃ＝０．３２，Ｓｌａｇ １０％）
４２．８ ５３．９ ５４．６ ６４．０
１０（ Ｗ／Ｃ＝０．３２，Ｓｌａｇ ２０％）
４８．６
６１．０
１１（ Ｗ／Ｃ＝０．３２，Ｓｌａｇ ３０％）
可能会溶解，再结晶。 放热速率下降，孔隙率减小，颗粒与颗粒 间、浆体与集料间的黏结形成。
水泥水化放热速率与任何单一熟料矿物的水化程度没有 简单的比例关系，与物理性质的发展也没有这种关系。 另外，水 泥的水化放热过程也不能代表实际水泥混凝土的水化过程，因 为 水 泥 混 凝 土 是 在 半 绝 热 条 件 下 发 展 其 力 学 性 质 的 ［２］。
图 1 典型的硅酸盐水泥水化 f 放热曲线[2]
２ 试验
２．１ 试验仪器
水泥的水化反应是一个放热反应，水泥水化放热的周期很
长，但是大部分热量是 ３ ｄ 以内，特别是在水泥浆发生凝结、硬
化的初期放出，这与水泥水化的加速期基本一致。 影响水泥水
化的因素很多，凡是能加速水化的各种因素，均能相应提高放 热速率［４］。 本试验采用的 ＥＰ－３４０８１ 型德国水泥水化热差动热量
４３．２
５５．１
１４ ｄ １０９．１ ８０．９ ５９．２ ４７．９ ３５．１ ７７．５ ６９．３ ６２．８ ７３．７ ７７．２ ７８．６
ＭＰａ ２８ ｄ １１０．１ ９７．９ ７３．９ ５９．１ ４３．２ ８６．１ ７９．５ ７６．３ ８６．４ ８９．３ ９０．４
从试件的抗压强度可以看出，水泥净浆的强度随着水灰比 的增加而降低，随着龄期的增加而升高。 用粉煤灰和矿渣取代 部分水泥的试件比同水灰比的水泥净浆试件的早期抗压强度 小 ，但 是 掺 加 掺 合 料 的 试 件 后 期 强 度 增 加 快 ，从 ２８ ｄ 强 度 看 还 是不及纯水泥净浆的强度。 掺加掺合料试件的早期强度随着掺 合料的比例的增加降低得越多，掺粉煤灰的试件比掺矿渣的试 件早期强度更低，这与矿渣具有相对粉煤灰更高的活性有关。
Ａ ｂ ｓｔｒａｃｔ： Ｈｅａｔ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｒｔｌａｎｄ ｃｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｗａｔｅｒ ｔｏ ｃｅｍｅｎｔ ｒａｔｉｏｓ，ｂｌｅｎｄｉｎｇ Ｐｏｔｌａｎｄ ｃｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｄｄｉｔｏｎ ｏｆ ｆｌｙ ａｓｈ ａｎｄ ｓｌａｇ，ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｏｒｔｌａｎｄ ｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｂｌｅｎｄｅｄ ｃｅｍｅｎｔ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ， ａｆｔｅｒ Ｐｏｔｌａｎｄ ｃｅｍｅｎｔ ｗａｓ ｒｅｐｌａｃｅｄ ｗｉｔｈ ｆｌｙ ａｓｈ ａｎｄ ｓｌａｇ，ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｈｅａｔ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｂｌｅｎｄｅｄ ｃｅｍｅｎｔ ｉｓ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ Ｐｏｒｔｌａｎｄ ｃｅｍｅｎｔ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅ ｒｅ－ ｄｕｃｔｉｏｎ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｈｅａｔ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｉｓ ｎｏｔ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｆｌｙ ａｓｈ ｏｒ ｓｌａｇ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｅｒａｌｓ ｏｎ ｃｅｍｅｎｔ’ｓ ｈｙｄｒａ－ ｔｉｏｎ ｈｅａｔ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｆｌｙ ａｓｈ ｓｅｅｍｓ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｎ ｓｌａｇ．Ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ，ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｗａｔｅｒ ｔｏ ｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ ｍａｔｅｉａｌｓ ｒａｔｉｏ， ｔｈｅ ｃｅｍｅｎｔ ｂｌｅｎｄｅｄ ｆｌｙ ａｓｈ ｈａｓ ａ ｌｅｓｓ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｂｌｅｎｄｅｄ ｓｌａｇ ｉｎ ｅａｒｌｉｅｒ ａｇｅ，ｂｕｔ ｔｈｅ ｆｏｒｍｅｒ ｈａｓ ａ ｈｉｇｈｅｒ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｄｅ－ ｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｒａｔｅ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｔｅｒ ｐｅｒｉｏｄ，ｔｈｏｕｇｈ ｔｈｅ ２８ｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｂｌｅｎｄｅｄ ｆｌｙ ａｓｈ ｉｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ Ｐｏｒｔｌａｎｄ ｃｅｍｅｎｔ＇ｓ． Ｋ ｅｙ ｗ ｏ ｒｄ ｓ： ｆｌｙ ａｓｈ；ｓｌａｇ；Ｐｏｔｌａｎｄ ｃｅｍｅｎｔ；ｈｙｄｒａｔｉｏｎ ｈｅａｔ；ｂｌｅｎｄｅｄ ｃｅｍｅｎｔ
摘 要： 研究了不同水灰比硅酸盐水泥净浆的水化放热过程，以及用粉煤灰、矿渣粉配制成的混合水泥的水化放热过程，并研究了硅酸
盐水泥和混合水泥的强度发展规律。试验结果表明：用粉煤灰、矿渣粉等量取代部分水泥，胶凝材料的水化热比硅酸盐水泥的水化热要低，
但降低的幅度不完全与粉煤灰、矿渣粉的掺量成比例。单从降低胶凝材料水化热的角度看，掺粉煤灰的效果最好，掺矿渣粉的效果次之。强
表 2 水泥净浆水化热试验方案
水灰比（ Ｗ／Ｃ）
水泥 ／ｇ
０．２５
１０
０．３２
１０
０．３８
１０
０．４４
１０
０．５６
１０
水 ／ｇ ２．５ ３．２ ３．８ ４．４ ５．６
表 3 掺加的胶凝材料的水化热试验方案（ W/C=0.32）
粉煤灰体积取代率 ／％
粉煤灰 ／ｇ
水泥 ／ｇ
水 ／ｇ
１０
０．７６５
９．２３５
２００８ 年 第 １０ 期（ 总 第 ２２８ 期 ） Ｎｕｍｂｅｒ １０ ｉｎ ２００８（ Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．２２８）
混
凝
土
Ｃｏｎｃｒｅｔｅ
原材料及辅助物料 ＭＡＴＥＲＩＡＬ ＡＮＤ ＡＤＭＩＮＩＣＬＥ
粉煤灰、矿渣对水泥水化热的影响
李虹燕， 丁 铸， 邢 锋， 陈 波 （ 深圳大学 土木工程学院 深圳市土木工程耐久性重点实验室， 广东 深圳 ５１８０６０）
· ５４ ·
比例。 本试验对通过不同掺量的粉煤灰、矿渣粉对水泥水化热性
能的影响进行了研究，了解其水化放热规律，希望可以得到一 种能够合理控制硅酸盐水泥水化放热速率的途径。
１ 水泥水化程度的研究方法
水泥的水化过程可以用其水化放热曲线描述， 如图 １ 所 示。 硅酸盐水泥水化主要分以下四个阶段，各个阶段的物理、化 学过程如下。 第一阶段：水化的最初几分钟，游离石灰、石膏和 铝 酸 盐 相 迅 速 溶 解 ，立 即 形 成 钙 钒 石 ，Ｃ３Ｓ 表 面 水 化 ，水 化 体 系 迅速放热。 第二阶段：水化诱导期，产生有 Ｃ－Ｓ－Ｈ 晶核，ＳｉＯ２ 和 Ａｌ２Ｏ３ 浓度迅速降低到很低的水平，ＣＨ 变得过饱和，并且有 ＣＨ 晶核产生，Ｒ＋、ＳＯ４２-浓度基本不变。 体 系 处 于 低 放 热 速 率 ，缓 慢 形 成 的 Ｃ－Ｓ－Ｈ 和 较 多 的 钙 钒 石 导 致 黏 度 的 继 续 增 加 。 第 三 阶 段：加速期，Ｃ３Ｓ 的水化加速，并达到最大值，ＣＨ 过饱和度下降， Ｒ＋、ＳＯ４２-浓度基本不变，迅速形成的水 化 产 物 导 致 浆 体 致 密 、孔 隙 减 小 ，这 时 有 较 高 的 放 热 速 率 。 第 四 阶 段 ：后 加 速 期 ，由 Ｃ３Ｓ 和 Ｃ２Ｓ 产 生 的 Ｃ－Ｓ－Ｈ 和 ＣＨ 的 速 率 下 降 ，Ｒ＋ 和 ＯＨ - 增 加 ， 但 ＳＯ４２-下降到很低的水平，铝酸盐的水化产生 ＡＦｍ 相，钙 钒 石 则
材料：矿渣，ＩＩ 级粉煤灰。
表 1 水泥性能检测结果
烧失量 ＭｇＯ ＳＯ３
细度
安定性
项目
碱含量
／％ ／％ ／％ （ ０．０８ ｍｍ 筛余 ／％）
（ 沸煮法）
结果 ０．８７ ２．８１ １．８５
４．１５
１．０２
合格
２．３ 试验方案
采 用 的 胶 凝 材 料 是 １０ ｇ。 试 验 方 案 具 体 见 表 ２、３、４。
度试验结果表明，用粉煤灰和矿渣取代部分水泥的试件比同水灰比的水泥净浆试件的早期抗压强度小，但是后期强度 增 加 快 ，从 ２８ ｄ 强
度看还是不及纯水泥净浆的强度。
关键词： 粉煤灰； 矿渣粉； 硅酸盐水泥； 水化热； 混合水泥
中图分类号： ＴＵ ５２８．０４１
文献标志码： Ａ
文章编号： １００２－３５５０（ ２００８） １０－００５４－０４
３．１ 强度发展
按照表 １ 和表 ２ 的试件配合比，胶凝材料的抗压强度结果 见表 ５。
表 5 胶凝材料的抗压强度
试件编号
３ｄ
７ｄ
１（ Ｗ／Ｃ＝０．２５）
８２．５
９４．３
２（ Ｗ／Ｃ＝０．３２） ３（ Ｗ／Ｃ＝０．３８）
５５．４ ７３．６ ４０．２ ５１．１
４（ Ｗ／Ｃ＝０．４４）
２９．０ ４０．４
５（ Ｗ／Ｃ＝０．５６） ６（ Ｗ／Ｃ＝０．３２，ＦＡ １０％）
机。 然后就是数据的计算和存储。
２．２ 试验材料
水泥采用银羊水泥 厂 的 Ｐ·Ｏ ４２．５Ｒ 级 水 泥 ，水 泥 性 能 按 国
家标准（ ＧＢ／１７６７１—１９９９） 检测结果如表 １ 所示；水采用 实 验 室
自 来 水 ，测 定 水 化 热 试 验 时 将 水 在（ ２０±２） ℃下 恒 温 ２４ ｈ；混合