1.2　試驗(yàn)方法

以脫硫石膏粉為主要膠凝材料，粉煤灰等質(zhì)量代替比例為0、10%、20%、30%，水泥等質(zhì)量代替比例為0、4%、8%、12%、16%，討論二者摻量變 化對(duì)脫硫石膏自流平砂漿拌合物的流動(dòng)性、凝結(jié)時(shí)間及早期力學(xué)性能的影響規(guī)律；以抗壓軟化系數(shù)為主要 指標(biāo)考察耐水性的變化，具體測(cè)試過(guò)程為：成型后帶 模標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)1 d，測(cè)試24 h 強(qiáng)度；標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)1 d 后的試塊，將其中一組放入（20±2）℃水中養(yǎng)護(hù)1 d，測(cè)試水 養(yǎng)強(qiáng)度，另一組40 ℃烘至絕干得到絕干強(qiáng)度，抗壓軟 化系數(shù)= 絕干強(qiáng)度/ 水養(yǎng)強(qiáng)度。吸水率測(cè)試條件為：絕干試塊，浸泡在（20±2）℃靜水中24 h 后的質(zhì)量變 化。其中，脫硫石膏、砂與水的質(zhì)量比1∶0.5∶0.45， 具體試驗(yàn)方法按照GB/T 17669.3-1999《建筑石膏力學(xué)性能的測(cè)定》的要求進(jìn)行。壓汞測(cè)試選用空白樣， 以及粉煤灰和水泥摻量分別為20% 和10% 的絕干 試塊進(jìn)行，所用儀器為美國(guó)麥克公司的AutoPore IV9500 型壓汞儀。

2　結(jié)果與討論

2.1　粉煤灰對(duì)砂漿基本性能的影響

粉煤灰摻量對(duì)脫硫石膏基自流平砂漿基本性能的影響，見(jiàn)圖1。從圖1 可看出，隨著粉煤灰摻量的增加，砂漿拌合物的 流動(dòng)性大幅度改善，摻量為30% 時(shí)，流動(dòng)度值增加37%，且30 min 經(jīng)時(shí)損失不大；摻入粉煤灰延長(zhǎng)了砂 漿的凝結(jié)時(shí)間，初凝與終凝時(shí)間間隔有增加趨勢(shì)，但 均能滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。粉煤灰摻入量較大時(shí)，會(huì)降低砂漿早期強(qiáng)度，但控制適宜的摻量，可凸顯出粉煤 灰對(duì)流動(dòng)性的改善作用?？梢?jiàn)適量粉煤灰等質(zhì)量代 替脫硫石膏后，砂漿流動(dòng)度顯著改善，這為自流平砂漿降低單方用水量提供了條件，用水量降低不僅可彌 補(bǔ)因摻加粉煤灰?guī)?lái)的力學(xué)性能下降，且對(duì)耐水性及 耐久性有著重要影響。

除了二水石膏晶體自身溶解度較大外，為保證施工性能，石膏基自流平砂漿的用水量（60% 左右）遠(yuǎn)大于其水化所需理論用水量（18.6%），較高的孔隙率 結(jié)構(gòu)是其耐水性差的原因。摻入粉煤灰降低石膏所占比例，優(yōu)化脫硫石膏的“微級(jí)配”，且粉煤灰球形顆 粒具有一定的“滾珠效應(yīng)”，可進(jìn)一步增加砂漿流動(dòng) 度，共同實(shí)現(xiàn)降低用水量的目的。微觀上，砂漿中可水溶性水化產(chǎn)物二水石膏含量減小，孔隙率下降，孔 徑分布得到優(yōu)化，宏觀表現(xiàn)為耐水性和耐久性提升。

2.2　水泥對(duì)砂漿性能的影響

摻入水泥對(duì)自流平砂漿基本性能的影響，見(jiàn)圖2。

從圖2 可看出，摻入水泥也可增加砂漿流動(dòng)性，摻量大于8% 時(shí)，流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失有增加趨勢(shì)，初凝和終凝時(shí)間均明顯縮短。摻入水泥未對(duì)早期強(qiáng)度產(chǎn) 生明顯影響。摻入水泥對(duì)砂漿性能影響與粉煤灰有明顯不同，這主要是因?yàn)樗嘧陨碛泻軓?qiáng)的水化反應(yīng) 活性，遇水后即可快速反應(yīng)，加速脫硫石膏水化過(guò)程， 從而對(duì)砂漿拌合物性能產(chǎn)生顯著影響。同時(shí)，本次測(cè)試均為1 d 齡期，水泥水化程度非常低，這是力學(xué)性能 變化不大的主要原因，隨著齡期延長(zhǎng)，水泥持續(xù)水化 對(duì)砂漿后期力學(xué)性能的增長(zhǎng)、細(xì)化孔徑及耐久性改善均會(huì)有很大幫助。

綜合考慮砂漿材料施工性能與力學(xué)性能，粉煤灰和水泥替代比例應(yīng)分別控制在20% 和10% 以?xún)?nèi)。

2.3　耐水性和軟化系數(shù)

粉煤灰和水泥摻量對(duì)砂漿吸水率和軟化系數(shù)的影響，見(jiàn)圖3。選取粉煤灰摻量20%，水泥摻量8% 和空白樣，對(duì)應(yīng)的編號(hào)為FDG80- FA20，F(xiàn)DG92-C8 和FDG100，測(cè)試分析了絕干試樣的孔隙率與孔徑分布，結(jié)果見(jiàn)表3。

由圖3 可知，摻入粉煤灰和水泥均可提高砂漿軟化系數(shù)，后者效果更明顯，這主要是二者水化反應(yīng)活性差異造成，吸水率變化與軟化系數(shù)有一定相關(guān)性， 但不是線性相關(guān)。粉煤灰等質(zhì)量替代脫硫石膏后，由于其自身基本無(wú)水化活性，僅能發(fā)揮“微集料”和“滾 珠效應(yīng)”的物理作用，故其摻量大于30% 后，力學(xué)性 能顯著下降，孔徑粗化，吸水率增加，最終影響砂漿耐水性。水泥水化活性較高，當(dāng)重新浸泡在水中后，未 水化的水泥繼續(xù)水化，產(chǎn)生更多水化硅酸鈣（C-S-H） 凝膠及鈣礬石（AFt）等低溶解度水化產(chǎn)物，細(xì)化孔徑，降低吸水率，明顯增強(qiáng)脫硫石膏砂漿耐水侵蝕性能。

由表3 可看出，脫硫石膏基自流平材料的孔徑集中在100~10 000 nm 范圍內(nèi)，合計(jì)在95% 以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通混凝土材料的粒徑分布區(qū)間，這符合孔 隙率與強(qiáng)度之間的一般對(duì)應(yīng)關(guān)系；粉煤灰和水泥摻入對(duì)砂漿均有顯著填充密實(shí)作用，且對(duì)粗（3 000~10 000 nm）、中（1 000~3 000 nm）、細(xì)（100~1 000 nm）3 個(gè)孔 徑區(qū)間的孔徑分布產(chǎn)生重大影響。由于水泥自身具有較強(qiáng)的水化反應(yīng)活性，故其孔徑細(xì)化效果更加明 顯，相較空白樣而言，粗孔徑區(qū)間占比下降90% 以上。

孔徑細(xì)化特別是粗孔數(shù)量大幅減少，不僅有利于力學(xué)性能發(fā)揮，而且降低了外界與砂漿內(nèi)部水、氣及腐蝕性介質(zhì)的交換概率和程度，對(duì)石膏基自流平砂漿的耐 水性及耐久性意義重大。

3 結(jié)論

1. 粉煤灰和水泥等質(zhì)量替代脫硫石膏后，對(duì)砂漿拌合物流動(dòng)性和凝結(jié)時(shí)間有不同程度影響，對(duì)砂漿硬化體早期力學(xué)性能作用不明顯。綜合考慮施工性能 與力學(xué)性能，脫硫石膏基自流平砂漿材料中，粉煤灰和水泥替代比例應(yīng)分別控制在20% 和10% 以?xún)?nèi)。

2. 粉煤灰和水泥均可提高砂漿的耐水性，但二者作用機(jī)理不同，粉煤灰主要通過(guò)“微集料”和“滾珠效應(yīng)”，以物理作用方式實(shí)現(xiàn)；水泥通過(guò)自身水化及對(duì)脫 硫石膏的激發(fā)作用，對(duì)砂漿力學(xué)性能和耐久性改善效果更優(yōu)。

3. 壓汞測(cè)試結(jié)果表明，適量粉煤灰和水泥的摻入對(duì)降低砂漿孔隙率效果顯著，這是耐水性改善的主要原因，水泥對(duì)孔徑分布影響更大，因?yàn)樗嗑哂休^高 的水化反應(yīng)活性。