于子豪，張彤煒，崔科旺

(1.蘭州大學(xué)西部災(zāi)害與環(huán)境力學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730000；2.蘭州大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院，蘭州 730000)

0 引 言

由于風(fēng)荷載、波浪荷載、地震荷載、疏浚荷載和沖擊荷載的作用，樁基除了承受豎向力外，還經(jīng)常受到側(cè)向力的作用。在彎矩作用下，地基的穩(wěn)定性主要取決于樁基彈性變形階段的強(qiáng)度，以及樁基材料拉伸開(kāi)裂后的殘余強(qiáng)度。為了避免樁基的破壞以及原材料的消耗，以低碳經(jīng)濟(jì)的方式提高樁基設(shè)計(jì)強(qiáng)度和耐久性非常重要?；炷列袠I(yè)每年生產(chǎn)約16億t水泥，每生產(chǎn)1 t水泥約產(chǎn)生0.8 t二氧化碳，以往研究致力于在建筑材料中降低水泥用量。偏高嶺土(MK)是一種典型的常用于水泥改性的高活性輔助膠凝材料，通過(guò)在500～800 ℃煅燒高嶺土制得[1-2]，可以有效改善混凝土和易性、減少水泥用量和提高混凝土性能，在土木工程中得到廣泛應(yīng)用[2-5]。另外，鋼纖維(SF)可以有效限制混凝土的開(kāi)裂[6]。泵送混凝土不僅要滿(mǎn)足設(shè)計(jì)強(qiáng)度和耐久性，還要滿(mǎn)足流動(dòng)性。高流動(dòng)性混凝土的早期力學(xué)性能對(duì)控制灌注樁的縮徑現(xiàn)象有重要影響。因此，本研究旨在探討含MK及SF混凝土的早期流動(dòng)性、強(qiáng)度、彈性模量及微觀(guān)結(jié)構(gòu)。

以往的研究表明，摻加MK降低了混凝土的孔隙率和自收縮率[5,7]，增加了水化反應(yīng)產(chǎn)物的量[4,8]，提高了混凝土的耐久性[5,9]，并且MK能有效地促進(jìn)火山灰反應(yīng)的正向進(jìn)行，還可以使水化產(chǎn)物向更穩(wěn)定的成分轉(zhuǎn)化[10-12]，但是MK的加入使混凝土的流動(dòng)性大幅度降低[3,10,13]。Poon等[14-15]發(fā)現(xiàn)，MK取代率過(guò)高，會(huì)出現(xiàn)混凝土強(qiáng)度降低的現(xiàn)象。Akcay和Tasdemir[3]發(fā)現(xiàn)，摻加MK增加了混凝土的彈性模量。SF不僅提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度，同時(shí)也使混凝土的脆性破壞變?yōu)檠有云茐?，并在混凝土破壞后提供殘余?qiáng)度[16-19]。但SF摻入過(guò)量會(huì)降低混凝土的坍落度[20]。綜上所述，雖然MK或SF對(duì)混凝土性能的影響受到廣泛關(guān)注，但是，在保持混凝土高流動(dòng)性的前提下，MK和SF對(duì)混凝土的早期力學(xué)性能和破壞形態(tài)的耦合作用及微觀(guān)機(jī)理尚不清楚。

本文對(duì)養(yǎng)護(hù)7 d的MK-SF混凝土進(jìn)行了抗壓試驗(yàn)、劈裂試驗(yàn)以及裂縫形態(tài)觀(guān)察、掃描電鏡和XRD測(cè)試。在此基礎(chǔ)上，闡明了MK和SF對(duì)混凝土的工作性能、力學(xué)性能、破壞形態(tài)的影響。最后，探討了摻MK和SF影響混凝土早期性能的微觀(guān)機(jī)理。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 原材料

本研究使用復(fù)合硅酸鹽水泥(PC)，德國(guó)巴斯夫公司生產(chǎn)的偏高嶺土(MK)，并用X射線(xiàn)熒光光譜(XRF)、掃描電鏡(SEM)和氮?dú)馕椒?Brunner-Emmet-Teller, BET)分別測(cè)定了其化學(xué)成分及質(zhì)量比、顆粒形貌和比表面積，結(jié)果如表1所示。粗骨料主要為粒徑大于1 mm的碎石，細(xì)骨料主要為石英砂，通過(guò)篩分試驗(yàn)和激光粒度儀得到骨料的粒徑分布如圖1所示。選用寬度2.5 mm、長(zhǎng)度35 mm的銑銷(xiāo)型鋼纖維(SF)。原料的形態(tài)特征見(jiàn)表2，MK與SF的粒徑信息由激光粒度儀測(cè)得。選用聚羧酸溶液作為高效減水劑(HRWRA)。

圖1 骨料的累積粒徑分布Fig.1 Cumulative particle size distribution of aggregates

表1 水泥和偏高嶺土的物理性質(zhì)和化學(xué)組成Table 1 Physical properties and chemical composition of cement and metakaolin

表2 試驗(yàn)中所用原材料Table 2 Raw materials used in the tests

1.2 試樣制備

本試驗(yàn)遵循GB/T 50081—2019《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》。試驗(yàn)使用邊長(zhǎng)100 mm的立方體試樣，測(cè)定其7 d抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度?；炷粮鹘M分及其配合比如表3所示，MK15-SF3表示MK占膠凝材料總質(zhì)量的15%，SF占膠凝材料總質(zhì)量的3%，其余試驗(yàn)組編號(hào)的含義與之相同。在制備混凝土漿體時(shí)，先將PC、MK、SF和骨料在干燥狀態(tài)下充分混合，再加入HRWRA溶液和水繼續(xù)充分?jǐn)嚢杈鶆?，并在拌制?5 min內(nèi)裝模、振搗成型。將其置于標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境(溫度(20±2) ℃，相對(duì)濕度≥95%)養(yǎng)護(hù)24 h后脫模，將脫模后的試樣繼續(xù)置于標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中養(yǎng)護(hù)6 d。

表3 MK-SF混凝土的配合比Table 3 Mix proportions of MK-SF concrete

1.3 試驗(yàn)方法

首先，根據(jù)GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》，取制備好的漿體，進(jìn)行坍落度試驗(yàn)。每組試驗(yàn)進(jìn)行2次，若兩組數(shù)據(jù)相差小于15%，結(jié)果取2次試驗(yàn)的平均值，否則重新進(jìn)行該組試驗(yàn)。

然后，根據(jù)GB/T 50081—2019《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》，進(jìn)行7 d養(yǎng)護(hù)試樣的抗壓和抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)，其中試樣的抗拉強(qiáng)度采用劈裂試驗(yàn)結(jié)果間接表示。試樣的抗壓和抗拉強(qiáng)度采用3個(gè)平行試樣的平均值，試樣強(qiáng)度差要求小于15%。

在抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)束后，收集抗壓破壞后試樣的碎塊，碎塊直徑6 mm。用JSM-5600LV低真空掃描電子顯微鏡觀(guān)察混凝土的微觀(guān)形貌，并選點(diǎn)進(jìn)行X射線(xiàn)能譜(EDS)分析。

另外，取抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)后試樣的碎片磨成粉末，然后過(guò)40 μm篩，取過(guò)篩的粉末用X射線(xiàn)粉末衍射儀(XRD)進(jìn)行掃描。掃描采用Cu靶輻射，電壓為45 kV，電流為40 mA，步長(zhǎng)為37.575 s，入射角2θ為5°～45°。

2 結(jié)果與討論

2.1 坍落度

以往學(xué)者[5,7,21]已經(jīng)分別對(duì)MK或SF對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響做了研究，在此基礎(chǔ)上，本試驗(yàn)研究了MK和SF兩者共同改性下，混凝土坍落度的變化，結(jié)果如圖2所示。當(dāng)SF摻量為0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)時(shí)，混凝土的坍落度隨MK摻量的增加而降低；當(dāng)MK摻量為0%時(shí)，混凝土的坍落度隨SF摻量的增加而降低；當(dāng)MK摻量為15%時(shí)，混凝土的坍落度隨SF摻量的增加開(kāi)始變化不明顯，在SF摻量3%時(shí)明顯降低。

圖2 不同MK-SF混凝土的坍落度Fig.2 Slump of different MK-SF concretes

以上結(jié)果表明，當(dāng)僅使用MK或SF中的一種進(jìn)行改性時(shí)，混凝土坍落度明顯降低。但是，當(dāng)MK含量較高時(shí)，SF與MK并沒(méi)有表現(xiàn)出對(duì)坍落度降低的疊加作用，即SF對(duì)坍落度的影響不明顯。此外，漿體的最低坍落度約為160 mm，滿(mǎn)足泵送混凝土的基本要求。

2.2 抗壓和抗拉強(qiáng)度

圖3是MK-SF混凝土養(yǎng)護(hù)7 d后的抗壓和抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果。圖3(a)為抗壓試驗(yàn)結(jié)果，采用極限壓應(yīng)力代表抗壓強(qiáng)度。如圖3(a)所示：在SF摻量一定的情況下，抗壓強(qiáng)度隨MK摻量的增加而提高；在MK摻量一定的情況下，抗壓強(qiáng)度隨SF摻量的增加先提高，然后基本保持不變。以上結(jié)果說(shuō)明SF摻量在0%～3%中存在最優(yōu)摻量2%，當(dāng)SF摻量為2%，MK摻量為15%時(shí)，MK-SF混凝土抗壓強(qiáng)度最高為25.71 MPa。研究[22-23]表明，MK可以促進(jìn)水泥水化反應(yīng)并減少混凝土的內(nèi)部缺陷，SF可以在混凝土受力產(chǎn)生變形時(shí)限制各組分的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。所以當(dāng)向混凝土中摻加MK與SF時(shí)抗壓強(qiáng)度有所提高，與抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果相符。但是，當(dāng)MK摻量為15%時(shí)，與SF摻量為0%的試樣相比，摻加3%SF的試樣抗壓強(qiáng)度提升僅為2 MPa左右。結(jié)合2.1節(jié)坍落度的試驗(yàn)結(jié)果，添加MK可以顯著降低混凝土的流動(dòng)性。當(dāng)混凝土的流動(dòng)性降低時(shí)，在相同的攪拌條件下，鋼纖維在混凝土漿體中更難分散均勻。鋼纖維主要通過(guò)限制混凝土中各組分的相對(duì)移動(dòng)來(lái)提高混凝土強(qiáng)度，當(dāng)試樣中的鋼纖維分布不均勻時(shí)，其對(duì)混凝土中各組分的約束作用大大減弱，在這種情況下鋼纖維對(duì)強(qiáng)度的提升非常有限。

圖3(b)為抗拉試驗(yàn)結(jié)果，采用極限拉應(yīng)力代表抗拉強(qiáng)度。從圖3(b)中可以看出，當(dāng)SF摻量一定時(shí)，MK-SF混凝土的抗拉強(qiáng)度隨著MK摻量的增加而提高，但提高的程度隨SF的增加而減小。當(dāng)SF摻量為3%時(shí)，抗拉強(qiáng)度的提高不明顯。當(dāng)MK摻量為15%時(shí)，抗拉強(qiáng)度隨SF摻量的增加而降低，SF摻量為0%時(shí)極限拉應(yīng)力為2.74 MPa，SF摻量為3%時(shí)極限拉應(yīng)力為2.19 MPa，下降約20%。結(jié)果表明，當(dāng)單獨(dú)摻加MK或SF時(shí)，二者都能提高混凝土的抗拉強(qiáng)度，而MK的提高效果更明顯。當(dāng)二者同時(shí)摻加時(shí)，提升效果不僅不會(huì)疊加，甚至?xí)a(chǎn)生極限拉應(yīng)力下降的結(jié)果。

圖3 MK-SF混凝土的7 d抗壓和抗拉強(qiáng)度Fig.3 Compressive and tensile strength of MK-SF concretes at 7 d

2.3 應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)

圖4(a)和圖4(b)為MK-SF混凝土養(yǎng)護(hù)7 d后試樣在受壓過(guò)程中的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)。從圖中可以看出，試樣的強(qiáng)度規(guī)律與圖3(a)分析的結(jié)果相同。當(dāng)SF摻量為0%時(shí)，混凝土的壓縮模量隨MK摻量的增加而提高，但是摻加MK后，混凝土的殘余強(qiáng)度變化不明顯，說(shuō)明MK混凝土與普通混凝土都發(fā)生脆性破壞。當(dāng)MK摻量為0%時(shí)，混凝土的受壓變形模量隨SF摻量的增加基本維持不變，而殘余強(qiáng)度隨SF摻量的增加而提升。

圖4 MK-SF混凝土在7 d抗壓和抗拉試驗(yàn)中的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系Fig.4 Stress-strain relationship during the tension processes of MK-SF concretes at 7 d

圖4(c)和圖4(d)為MK-SF混凝土養(yǎng)護(hù)7 d后試樣在受拉過(guò)程中的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)。如圖所示，試樣的強(qiáng)度規(guī)律與圖3(b)中分析的結(jié)果一致。混凝土的彈性模量分別隨MK和SF摻量的增加而提高。如圖4(c)所示，當(dāng)SF的摻量為0%時(shí)，混凝土在劈裂抗拉試驗(yàn)中多表現(xiàn)為突然斷裂的脆性破壞?；炷潦芾茐暮蟮臍堄鄰?qiáng)度隨SF摻量的增加而增加，甚至當(dāng)MK摻量為0%，SF摻量為3%時(shí)，在數(shù)值上殘余強(qiáng)度高于抗拉強(qiáng)度。

結(jié)果表明，摻加MK可以明顯提高混凝土的受壓變形模量和彈性模量，摻加SF對(duì)彈性模量和受壓變形模量的影響不顯著。摻加SF可以使混凝土在裂縫發(fā)展階段具有更高的殘余強(qiáng)度，避免脆性破壞。

2.4 彈性模量

MK-SF混凝土的7 d彈性模量如圖5所示，MK-SF混凝土的7 d彈性模量由抗拉應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)中的初始點(diǎn)到屈服點(diǎn)的斜率定義。結(jié)果表明，在SF摻量為0%時(shí)，隨著MK摻量的增加，彈性模量顯著增大，如MK15-SF0的彈性模量比MK0-SF0提高了73%。當(dāng)MK摻量為0%時(shí)，隨著SF摻量的增加，彈性模量逐漸增大，如MK0-SF3比MK0-SF0提升了31 %。并且，當(dāng)SF摻量一定時(shí)，摻加MK試樣的彈性模量皆大于未摻加MK的彈性模量；但當(dāng)MK摻量為15%時(shí)，摻加SF試樣的彈性模量小于未摻加SF的彈性模量。因此，MK對(duì)早期彈性模量的提升起主導(dǎo)作用。

圖5 MK-SF混凝土的7 d彈性模量Fig.5 Elastic modulus of MK-SF concretes at 7 d

2.5 破壞形態(tài)

圖6(a)和圖6(b)為試樣在養(yǎng)護(hù)7 d后壓縮狀態(tài)下的破壞形態(tài)。從圖中可以看出:當(dāng)SF摻量為0%時(shí)，表現(xiàn)為混凝土受壓破壞的傳統(tǒng)模式；而當(dāng)SF摻量為3%時(shí)，試樣的破壞模式則在鋼纖維的分布處發(fā)生了明顯的改變，試樣的斷裂面與SF分布方向的夾角接近90°。結(jié)果表明，SF的摻加改變了混凝土中主要拉力的方向。在MK-SF混凝土中，SF在受壓過(guò)程中可以控制裂縫的方向，從而改變最終破壞形態(tài)。

圖6(c)和圖6(d)為試樣在養(yǎng)護(hù)7 d后拉伸狀態(tài)下的破壞形態(tài)。當(dāng)SF摻量為0%時(shí)，試樣沿主要受力方向的連續(xù)主裂紋突然發(fā)生脆性破壞；而當(dāng)SF摻量為3%時(shí)，試樣的破壞除了沿主要受力方向之外還會(huì)沿與鋼纖維分布垂直的方向進(jìn)行，但試樣在破壞后并不會(huì)發(fā)生突然的斷裂，在混凝土失效后，由試樣中的鋼纖維繼續(xù)提供約束，防止試樣的突然斷裂。這與圖4(d)中殘余強(qiáng)度的分析相符。

圖6 試樣在壓縮和拉伸狀態(tài)下的破壞形態(tài)Fig.6 Destruction form of specimen under compression and tension

2.6 微觀(guān)形貌

之前的研究表明，SF不會(huì)對(duì)水泥的水化過(guò)程和生成物產(chǎn)生影響。所以本研究主要研究了MK對(duì)水泥的水化過(guò)程和水化產(chǎn)物以及骨料與漿體界面過(guò)渡區(qū)(interface transition zone, ITZ)的影響。圖7(a)和圖7(b)為混凝土在壓縮破壞后漿體的SEM照片。如圖所示，首先未摻MK的對(duì)照組試樣與摻加MK的試驗(yàn)組試樣相比漿體存在更多的裂縫缺陷，這些缺陷會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度。其次，對(duì)照組的漿體中存在大量的氫氧化鈣(CH)。再次，試驗(yàn)組生成了更多的水化硅酸鈣(CSH)，而CH大量減少，并且有大量的鈣礬石(AFt)生成。

圖7 7 d混凝土漿體和ITZ斷裂的SEM照片F(xiàn)ig.7 SEM images of paste and ITZ fracture of concrete at 7 d

圖7(c)和圖7(d)為混凝土在壓縮試驗(yàn)中ITZ斷裂的SEM照片。如圖所示:對(duì)照組(MK摻量為0%)的ITZ斷面非常光滑，且在斷面兩側(cè)的區(qū)域產(chǎn)物以CH居多，CSH的數(shù)量較少；反觀(guān)試驗(yàn)組(MK摻量為15%)的ITZ斷面非常粗糙，并且斷面兩側(cè)黏結(jié)有大量的顆粒狀CSH凝膠產(chǎn)物和少部分的針狀A(yù)Ft晶體產(chǎn)物。

結(jié)合圖3中MK的摻量對(duì)強(qiáng)度影響的分析，過(guò)多的CH會(huì)降低混凝土抗壓強(qiáng)度，而摻加MK可以促進(jìn)水泥水化反應(yīng)的進(jìn)行，并使產(chǎn)物中的CH向CSH和AFt轉(zhuǎn)化，而CSH的強(qiáng)度更高且與骨料的黏結(jié)性更強(qiáng)，即ITZ的強(qiáng)度更高，所以混凝土的強(qiáng)度提高。摻加MK可以使水泥水化生成AFt，適量的AFt可以在整個(gè)水泥水化體系中起到很好地填充作用，從而減小了裂縫缺陷。所以如2.2節(jié)中所述，當(dāng)SF摻量不變時(shí)，抗壓和抗拉強(qiáng)度隨著摻加MK摻量的增大而提高。

2.7 化學(xué)組成

圖8為原材料MK和PC以及7 d齡期的MK15-SF0和MK0-SF0混凝土的XRD譜。從圖中可以看出，在養(yǎng)護(hù)7 d后，MK0-SF0水泥水化反應(yīng)并沒(méi)有進(jìn)行完全，此時(shí)水泥中的C3A和C3AF已經(jīng)消耗完，而C3S和C2S仍然存在，摻加MK的試驗(yàn)組消耗的C3S和C2S明顯要高于對(duì)照組，這也驗(yàn)證了前文所提的摻加MK可以促進(jìn)水泥水化反應(yīng)的結(jié)論。而且與對(duì)照組(MK摻量為0%)相比，試驗(yàn)組(MK摻量為15%)中CH的數(shù)量明顯減少，AFm和AFt的總量明顯增多，結(jié)合XRF的結(jié)果可知，MK粉末中主要為無(wú)定形態(tài)的活性硅酸鹽、活性鋁酸鹽和活性硅鋁酸鹽，說(shuō)明MK可以消耗水化產(chǎn)物中的CH生成AFm和AFt等更穩(wěn)定的物質(zhì)。而且試驗(yàn)組中的CaCO3減少驗(yàn)證了Antoni等[24]的結(jié)論：碳酸鈣也可與MK中的活性鋁酸鹽和活性硅鋁酸鹽反應(yīng)生成半碳鋁酸鹽和單碳鋁酸鹽，從而起到填充作用。因此，如2.2節(jié)中所述，摻加MK的試驗(yàn)組抗壓和抗拉強(qiáng)度皆有不同程度提升。

圖8 PC、MK以及7 d齡期的MK15-SF0和 MK0-SF0混凝土的XRD譜Fig.8 XRD patterns for PC, MK and concrete of MK15-SF0 and MK0-SF0 at 7 d

2.8 機(jī)理總結(jié)

上述結(jié)果的作用機(jī)理可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：

首先，MK細(xì)粉的比表面積大，可以吸附更多的水，在水膠比不變的情況下?lián)郊覯K，黏度提高，顯著降低了混凝土的流動(dòng)性。SF摻入可提供橫向阻力阻止?jié){料向四周擴(kuò)散，而無(wú)序結(jié)構(gòu)增加了SF與漿料之間的摩擦力。因此，如圖2所示，添加MK和SF后，均降低了混凝土的流動(dòng)性。且MK含量達(dá)到15%時(shí)，黏度主導(dǎo)了混合料的流動(dòng)性，所以SF影響不明顯。

其次，研究[7,9,25]表明，水泥在水化反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生大量不穩(wěn)定的氫氧化鈣，MK中含有大量的活性鋁酸鹽，在參與水化反應(yīng)時(shí)將消耗漿體中不穩(wěn)定的氫氧化鈣，形成更穩(wěn)定的水化鋁酸鈣、水化硅鋁酸鈣和水化硫鋁酸鈣(鈣礬石)。同時(shí)，碳酸鈣也可與MK中的活性鋁酸鹽和活性硅鋁酸鹽反應(yīng)生成半碳鋁酸鹽和單碳鋁酸鹽[4]。這說(shuō)明摻加MK后可以增加骨料與漿體間ITZ的強(qiáng)度?；赟EM照片，以上產(chǎn)物減少了孔隙和裂縫等缺陷，增強(qiáng)了顆粒間的結(jié)合，因此，如圖3～5所示，摻加MK后混凝土的強(qiáng)度和彈性模量均有所提高。

最后，鋼纖維在試樣變形或開(kāi)裂過(guò)程中限制了骨料和膠結(jié)物的相對(duì)滑移。然而，SF并沒(méi)有與混凝土中的膠結(jié)組分發(fā)生反應(yīng)，而是通過(guò)與ITZ的摩擦對(duì)漿體提供物理約束[16,18]。圖9為摻加SF對(duì)混凝土受壓和受拉的影響機(jī)理示意圖。如圖9(a)所示，不同組分之間的黏結(jié)力是由MK和PC的火山灰反應(yīng)共同提供，從而控制壓縮過(guò)程中的彈性變形。當(dāng)試樣出現(xiàn)塑性變形時(shí)，產(chǎn)生裂縫，而鋼纖維改變了主拉應(yīng)力的方向，并在此方向提供約束。在圖9(b)中，未加SF的混凝土為脆性斷裂，而鋼纖維約束了表面分離，并貢獻(xiàn)了開(kāi)裂后的殘余強(qiáng)度，而且SF改變了主裂紋和主拉力的方向。SF與漿體在ITZ處的黏結(jié)作用較弱，因此過(guò)多的SF降低了最大拉應(yīng)力。由于MK主要影響水泥水化過(guò)程及產(chǎn)物，而SF改變了裂縫發(fā)展過(guò)程混凝土中拉力的方向，所以MK與SF的作用階段并不相同。因此，出現(xiàn)圖6所示的斷裂模式的差異。

圖9 摻加SF對(duì)混凝土受壓和受拉的影響機(jī)理示意圖Fig.9 Schematic of SF influences on compression and tension of concretes

3 結(jié) 論

(1)當(dāng)水膠比較高時(shí)，漿體的坍落度分別隨著MK和SF摻量的增加而降低。MK提高了混凝土漿體的黏度，SF增加了漿體的抗剪切性能，隨著MK摻量的增加，混凝土的流動(dòng)性主要受黏度影響，所以SF和MK對(duì)流動(dòng)性影響的耦合作用主要體現(xiàn)在MK摻量小于15%時(shí)。

(2)MK-SF混凝土的抗壓強(qiáng)度隨MK摻量的增加而提高；抗拉強(qiáng)度與MK的摻量有關(guān)，當(dāng)MK摻量為0%時(shí)，隨SF摻量的增加而提高，當(dāng)MK摻量為15%時(shí)，隨SF摻量的增加而降低；因?yàn)镸K在未開(kāi)裂階段中起主導(dǎo)作用，故彈性模量隨MK摻量的增加而提高。

(3)摻加MK可以提高漿體和ITZ的強(qiáng)度。主要機(jī)理為MK中含有大量的活性鋁酸鹽，可以促進(jìn)水化反應(yīng)的進(jìn)行，在參與水化反應(yīng)時(shí)將消耗漿體中不穩(wěn)定的氫氧化鈣，形成更穩(wěn)定的水化鋁酸鈣、水化硅鋁酸鈣和水化硫鋁酸鈣。同時(shí)，碳酸鈣也可與MK中的活性硫鋁酸鹽反應(yīng)生成半碳鋁酸鹽和單碳鋁酸鹽。

(4)摻加SF可以提高混凝土破壞后的殘余強(qiáng)度，并減少突然失效的脆性破壞的發(fā)生。SF改變了混凝土裂縫發(fā)展過(guò)程拉應(yīng)力的方向，并在裂縫張開(kāi)后提供主要約束力。