【摘要】為了研究水泥的養(yǎng)護(hù)周期、批次與品種對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度的影響，研究了不同品種和批次的水泥在3天和28天的養(yǎng)護(hù)周期下試件的力學(xué)性能。試驗(yàn)結(jié)果表明，相同品種和養(yǎng)護(hù)周期，不同批次的水泥制備的試件，其抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度基本保持不變；同一品種和批次的水泥，養(yǎng)護(hù)28天的試件其抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度遠(yuǎn)大于3天，其中抗折最大變化率為89.7%，抗壓強(qiáng)度最大變化率為75%；相同批次的普通硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，養(yǎng)護(hù)相同的周期，試件的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度依次降低，其中3天的抗折強(qiáng)度最大變化率為70%，抗壓強(qiáng)度最大變化率為98%；28天的抗折強(qiáng)度最大變化率為11.4%，抗壓強(qiáng)度最大變化率為53.1%。

【關(guān)鍵詞】品種；凝結(jié)時(shí)間；混凝土；力學(xué)性能

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.05.032

Effect of Different Kinds of Cement and Setting Time on Mechanical Properties of Concrete

FAN Min， WANG Wei

（Xianning Public Inspection and Testing Center， Xianning 437100， China）

Abstract： In order to study the effect of curing period， batch and variety of cement on compressive strength and flexural strength of concrete， the mechanical properties of different varieties and batches of cement under curing period of 3 days and 28 days were studied. The test results show that the compressive strength and flexural strength of the specimens prepared with the same variety and curing period and different batches of cement are basically unchanged. For the same type and batch of cement， the compressive strength and flexure strength of specimens cured for 28 days are much higher than those cured for 3 days， in which the maximum flexure change rate is 89.7% and the maximum compressive strength change rate is 75%. For the same batch of ordinary Portland cement， composite Portland cement and volcanic Portland cement， the compressive strength and flexural strength of the specimens decreased in turn during the same curing period， and the maximum flexural strength change rate was 70% and the maximum compressive strength change rate was 98% for 3 days. The maximum bending strength change rate of 28 days is 11.4%， the maximum compressive strength change rate is 53.1%.

Keywords： breed； setting time； batch； mechanical property

水泥又稱(chēng)洋灰，是一種粉狀水硬性無(wú)機(jī)膠凝材料，主要成分為石灰或硅酸鈣，常與砂、礫結(jié)合，形成砂漿或混凝土。水泥作為一種重要的膠凝材料，廣泛應(yīng)用于道路、橋梁、建筑等工程。由于水泥原材料的組成和養(yǎng)護(hù)周期的不同，導(dǎo)致混凝土的抗壓和抗折力學(xué)性能差異較大。

針對(duì)混凝土的物理和化學(xué)性能，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者進(jìn)行了大量的研究，取得了一定的成果。徐輝[1]對(duì)橡膠微膨脹混凝土抗壓和抗折強(qiáng)度進(jìn)行了研究，通過(guò)在混凝土中摻入不同種類(lèi)及不同摻量的膨脹劑和不同比例的橡膠顆粒，研究混凝土不同組成對(duì)抗壓和抗折強(qiáng)度的影響。高原[2]對(duì)不同溫度的蒸汽養(yǎng)護(hù)及不同養(yǎng)護(hù)齡期的混凝土強(qiáng)度進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度的增幅與蒸養(yǎng)溫度、養(yǎng)護(hù)時(shí)間負(fù)相關(guān)，高溫蒸養(yǎng)可提高棱柱體抗壓強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度的比值，蒸養(yǎng)溫度對(duì)抗折強(qiáng)度的影響較小。王起臺(tái)[3]采用控制變量法，研究了不同凍融循環(huán)作用和玄武巖纖維摻量下混凝土的力學(xué)性能。結(jié)果表明，摻加玄武巖纖維可有效提高混凝土抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度以及抗凍融性能。目前，針對(duì)混凝土的抗壓和抗折強(qiáng)度影響因素的研究較少，基于此，本文采用控制變量法，設(shè)計(jì)了品種、養(yǎng)護(hù)周期以及批次3個(gè)因素的正交試驗(yàn)，以此探究不同品種和批次的水泥在3天和28天的養(yǎng)護(hù)周期下對(duì)混凝土抗壓與抗折強(qiáng)度的影響，以期更好地指導(dǎo)原材料選擇和使用。

1材料及試驗(yàn)設(shè)備

1.1材料

此次試驗(yàn)采用葛洲壩水泥有限公司生產(chǎn)的P？O42.5普通硅酸鹽水泥、P？C42.5復(fù)合硅酸鹽水泥和P？P32.5R火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥[4]；使用廈門(mén)艾斯歐標(biāo)準(zhǔn)砂有限公司生產(chǎn)的中國(guó)ISO標(biāo)準(zhǔn)砂，其SiO2含量不低于98%，濕度小于0.2%；使用的水為純凈水。

1.2試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)使用的設(shè)備主要有JJ-20H型水泥膠砂攪拌機(jī)、ZS-20H型水泥膠砂振實(shí)臺(tái)以及微機(jī)控制電子抗壓抗折試驗(yàn)機(jī)。JJ-20H型水泥膠砂攪拌機(jī)設(shè)計(jì)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17671《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）》，配備有750 W單相交流伺服電機(jī)，可實(shí)現(xiàn)自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)兩種轉(zhuǎn)動(dòng)形式；ZS-20H型水泥膠砂振實(shí)臺(tái)采用ISO 679：2009《水泥試驗(yàn)方法強(qiáng)度測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)，配備一臺(tái)同步電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)水泥膠砂每分鐘60次的振動(dòng)；微機(jī)控制電子抗壓抗折試驗(yàn)機(jī)為雙工位抗壓抗折實(shí)驗(yàn)一體機(jī)，最大抗壓為300 kN，抗折5 kN，具有較高的精度和靈敏度，可實(shí)現(xiàn)等速加載、等位移的自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)。

2混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)方法

2.1試驗(yàn)分組

此次試驗(yàn)使用6個(gè)批次的水泥，每個(gè)批次分別進(jìn)行3天和28天的抗壓和抗折強(qiáng)度試驗(yàn)，其中P？O42.5型號(hào)普通硅酸鹽水泥、P？C42.5復(fù)合硅酸鹽水泥、P？P32.5R火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥均為2個(gè)批次。膠砂的質(zhì)量按照一份水泥、三份中國(guó)ISO標(biāo)準(zhǔn)砂和半份水進(jìn)行配合，其中水泥（450±2）g、標(biāo)準(zhǔn)砂（1350±5）g以及（225±1）g的水。試驗(yàn)方案如表1所示。

2.2試驗(yàn)過(guò)程

3試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1不同品種與批次的水泥對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

不同批次和品種的水泥在3天和28天養(yǎng)護(hù)周期下混凝土的力學(xué)性能如圖1所示。

由圖1中（a）、（b）可知，相同批次不同品種的水泥養(yǎng)護(hù)3天，普通硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥的抗壓和抗折強(qiáng)度依次降低，其中抗折強(qiáng)度最大變化率為70%，抗壓強(qiáng)度最大變化率為98%；由圖1中（c）、（d）可知，相同批次不同品種的水泥養(yǎng)護(hù)28天，試件的抗壓和抗折強(qiáng)度變化趨勢(shì)與3天的基本保持一致，其中抗折強(qiáng)度最大變化率為11.4%，抗壓強(qiáng)度最大變化率為53.1%。這主要與水泥中混合材料總摻加量和成分有關(guān)，普通硅酸鹽水泥混合材料摻量為5%～20%，而復(fù)合硅酸鹽水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥的混合材料摻量超過(guò)了20%，由混合材料總摻量越低強(qiáng)度越高可知，普通硅酸鹽水泥的強(qiáng)度要大于復(fù)合硅酸鹽水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，且火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥在生產(chǎn)過(guò)程中加入大量沸石進(jìn)一步降低自身強(qiáng)度，其抗壓和抗折強(qiáng)度要小于復(fù)合硅酸鹽水泥。由圖1可知，相同品種不同批次的水泥，養(yǎng)護(hù)相同的周期，試件的抗壓和抗折強(qiáng)度變化不大，其中3天的抗壓強(qiáng)度最大改變量為4.0 MPa，抗折強(qiáng)度改變量為0.9 MPa；28天的抗壓強(qiáng)度改變量為5.7 MPa，抗折強(qiáng)度改變量為0.4 MPa。

3.2不同養(yǎng)護(hù)周期與批次的水泥對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

不同批次和養(yǎng)護(hù)周期的水泥對(duì)混凝土力學(xué)性能如圖2所示。

由圖2中（e）、（f）可知，同一品種和批次的水泥養(yǎng)護(hù)相同周期，試件1、試件2、試件3的抗折和抗壓強(qiáng)度基本保持不變。同一批次和品種的水泥養(yǎng)護(hù)不同周期，同一試件的力學(xué)性能差異較大，對(duì)于火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥，28天的抗壓和抗折強(qiáng)度遠(yuǎn)大于3天，其中火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥抗壓和抗折強(qiáng)度最大變化率分別為75%和89.7%，復(fù)合硅酸鹽水泥抗壓和抗折強(qiáng)度最大變化率為20.7%和82.1%，普通硅酸鹽水泥抗壓和抗折強(qiáng)度最大變化率為10.4%和46.5%。主要與水泥本身因素和環(huán)境條件有關(guān)，一方面，水泥中的化學(xué)成分隨著時(shí)間不斷發(fā)生水化反應(yīng)，使得砼的強(qiáng)度不斷增加。另一方面，試件在一定的溫度和濕度條件下養(yǎng)護(hù)，其力學(xué)性能與時(shí)間呈正相關(guān)，養(yǎng)護(hù)周期越長(zhǎng)其抗壓和抗折強(qiáng)度越高。

4結(jié)論

本文通過(guò)大量的試驗(yàn)，研究了不同品種、批次與養(yǎng)護(hù)周期的水泥對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響，形成結(jié)論有：

1）同一品種和批次的水泥，養(yǎng)護(hù)周期相同，混凝土的抗壓和抗折強(qiáng)度基本保持不變；同一品種不同批次的水泥，養(yǎng)護(hù)相同周期，混凝土的抗壓和抗折強(qiáng)度有微小的變化。

2）普通硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥的抗壓和抗折強(qiáng)度依次降低，其中3天的抗折強(qiáng)度最大變化率為70%，抗壓強(qiáng)度最大變化率為98%；28天的抗折強(qiáng)度最大變化率為11.4%，抗壓強(qiáng)度最大變化率為53.1%。

3）對(duì)于火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥，同一批次的水泥養(yǎng)護(hù)3天和28天，28天的抗壓和抗折強(qiáng)度遠(yuǎn)大于3天，其中抗折強(qiáng)度最大變化率為89.7%，抗壓強(qiáng)度最大變化率為75%。

【參考文獻(xiàn)】

[1]徐輝，張成，劉佳鈺，等.橡膠微膨脹混凝土抗壓和抗折強(qiáng)度試驗(yàn)研究[J].城市道橋與防洪，2021（1）：165-168，190.

[2]高原，石紅磊，高全青，等.不同養(yǎng)護(hù)制度對(duì)超高性能混凝土力學(xué)性能的影響[J].混凝土，2021（6）：108-111.

[3]李智睿，徐存東，李振，等.凍融循環(huán)下玄武巖纖維混凝土的力學(xué)性能研究[J].石河子大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2022，40（1）：55-60.

[4] Standard Specification for Portland Cement：ASTM C150-07[S].

[5]水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）：GB/T 17671—2021[S].

[6]劉佳玉，王斌，于華莉.水泥抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)結(jié)果不確定度評(píng)定[J].工業(yè)計(jì)量，2019，29（6）：70-71.

【作者簡(jiǎn)介】

范敏，男，1977年出生，工程師，研究方向?yàn)闄z驗(yàn)檢測(cè)與質(zhì)量管理。王偉，男，1992年出生，碩士，研究方向?yàn)楫a(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)。

（編輯：李鈺雙）