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硅酸盐水泥和铝酸盐水泥复合性能研究

2020-03-12 12:49 作者:pokerking club 点击:

  硅酸盐水泥和铝酸盐水泥复合性能研究_能源/化工_工程科技_专业资料。文章 编 号: 1 0 0 7 - 0 4 6 X ( 2 0 1 2 ) 0 4 — 0 0 4 1 — 0 3 硅酸盐水泥和铝酸盐水泥复合性能研究 Re s e a r c h o n

  文章 编 号: 1 0 0 7 - 0 4 6 X ( 2 0 1 2 ) 0 4 — 0 0 4 1 — 0 3 硅酸盐水泥和铝酸盐水泥复合性能研究 Re s e a r c h o n P o r t l a n d a n d Al u mi n a t e C e me n t C o mp o s i t e P r o p e r t i e s 刘小兵 ,陈福松 ,朱 祥 ,陆小军 ( 江苏镇江建科建筑科学研究院有限公司 ,江 苏 镇江 2 1 2 0 0 0 ) 摘 要 : 对 不 同 比 例 硅 酸 盐 水 泥 和 铝 酸 盐 水 泥 复 合 胶 凝 体 系凝 结 时 间 、 力 学 性 能 和 干 缩 性 能 进 行 了研 究 。 结 果 表 明 ,硅 酸盐 水泥 和铝 酸 盐水泥 复合胶 凝体 系中凝结 时间 、力学性 能和 干缩性 能协 调 的 区间为铝 酸盐 水泥 掺量 0 ~2 0 %或 8 0 % ~1 0 0 %。 关键词 : 硅 酸盐 水泥 ;铝 酸 盐水 泥 ;复合 ;性能 中 图分 类 号 :T Q1 7 2 . 7 文 献标 志 码 :A Ab s t r a c t :S e t t i n g t i me , me c h a n i c a l p e r f o r ma n c e a n d d r y s h r i n k a g e o f P o r t l a n d a n d a l u mi n a t e c e me n t c o mp o s i t e s ys t e m i n d i fe r e n t p r o p o r t i o n h a v e b e e n s t u d i e d . T h e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t c o o r d i n a t i o n i n t e r v a l o f p o r t l a n d a n d a l u mi n a t e c e me n t c o mp o s i t e s y s t e m i s 0  ̄ 2 0 % o r 8 0 %- 1 0 0 % o f a l u mi n a t e c e me n t. Ke y wo r d s :p o r t l a n d c e me n t ; a l u mi n a t e c e me n t ; c o mp o u n d ; p e r f o r ma n c e 0 前 言 复合化是改善水泥性能的有效途径之一 ,大多数研究 浆中应用前景极为广泛。为此,作者对硅酸盐水泥与铝酸 盐水泥二元复合胶凝体系凝结时间、力学性能和干缩性能 进行试验,分析复合胶凝体系性能随其掺量变化的规律性 , 为两种水泥复合胶凝体系的使用提供 了依据。 工作集 中在混合材方面,不同系列水泥间的复合研究很少 , 各国的水泥工作者对硅酸盐水泥与铝酸盐水泥复合应用进 行的研究工作取得了一些成果。在第八届国际水泥化学会 l 试验内容及方法 1 . 1 原材料 本试验采用拉法基水泥厂生产的 P O 4 2 . 5 R水泥,贵 州宇丰熔料有限公司生产铝酸盐水泥 C A 一 5 0 ,其物理性质 和化学组成分别如表 1 、表 2 、表 3 和表 4 。 表1 硅酸盐水泥物理性能 细度4 5 p o 标准稠度 初凝时间 终凝时间 抗 ̄ r I MP a 抗折强度/ MI ' a 议上 ,印度的 s . L a x m i 等人【 I 】 研究出一种 以普通硅酸盐水 泥、高铝水泥和其他水泥外掺料为基础的复合水泥,并在 印度 申请了专利。 ( 奥) 切尔宁【 2 】 提出用铝酸盐水泥与 C a O 混合可以得到一种 “ 快凝”水泥。袁润 , 】 指出铝酸盐水 泥、硅酸盐水泥和石膏复合使用能获得较好的早期强度 。 此外 ,中国建材研究院的刁桂芝[ 4 】 通过对硅酸盐水泥和铝 酸盐水泥复合后加入一些改性材料,得到性能超越这两种 水泥的复合胶凝材料。西安建筑科技大学的霍世金[ 5 】 对硅 筛筛 余 , % 2 . 9 / % 2 8 . 4 / m i n l 7 9 / n l i n . i — — i 2 3 9 5 . 5 8 . 8 — ■ i i 了 2 7 . 6 5 3 . 0 酸盐水泥一高铝水泥一石膏三元复合材料进行了试验研究 , 认为三元复合水泥流动性、强度、膨胀性达到协调的配料 区间为:高铝水泥 1 0 %一 2 0 %,生石膏 8 %一 1 5 %,硅酸盐 水泥 6 5 %~ 8 2 %。 目前硅酸盐水泥和铝酸盐水泥复合胶凝体系在干混砂 4 / 2 0 1 2 粉 煤灰 4 1 表3 铝酸盐水泥物理性能 细度 比 表面积 初凝时间 终凝时间  ̄ 4 5 1 ma 2 . 1 复合胶 凝材料的凝 结性 能 固定水灰比 0 . 5 ,对硅酸盐水泥和铝酸盐水泥复合胶 凝体系进行凝结时间测试 ,复合胶凝体系凝结时间如表 5 、 图1 所示 。 3 0 0 2 5 0 宝 2 0 0 宕 / M P a 抗压 强度/ MP a 筛筛余 / m ? k g / a r i n / a r i n 6 h 1 d 3 d 6 h 1 d 3 d 扈 1 5 0 莒 1 0 0 1 . 2 试 验 方 法 水泥净浆凝结时间的测定 :按照 G B / T 1 3 4 6 -2 0 0 1 5 O O O 1 0 2 0 3 O 4 0 5 0 6 O 7 0 8 0 9 O 1 0 O 《 水泥标 准稠度用水量 、 凝结时间 、安定性检验方法 》 进行测定。 铝酸盐水泥 掺量/ % 图1 硅酸盐水泥和铝酸盐水泥复合体 系凝结时间 从表 5和图 1 中可以看出:硅酸盐水泥与铝酸盐水泥 复合使用时 ,在硅酸盐水泥中随铝酸盐水泥掺量的增加 , 水泥砂浆抗压抗折强度的测定 :依照 G B / T l 7 6 7 1 ~ 1 9 9 9《 水泥胶砂强度检验方法 》进行测定。 水泥砂浆干缩性能的测定 :依照 G B 2 4 1 9 —1 9 9 4《 水 泥胶砂流动度测定方法 》 和 J C / T 6 0 3 -1 9 9 5《 水泥胶砂干 缩试验方法 》进行测定。 复合胶凝体系的凝结时间逐渐缩短;当铝酸盐水泥掺量在 3 0 %~5 0 % 时出现瞬凝现象 ;此后 ,随铝酸盐水泥掺量的 增加复合胶凝体系的凝结时间逐渐变长;当铝酸盐水泥掺 2 试 验结果 与分 析 为了使复合胶凝体系成分对复合材料性能的试验结果 更客观 、更具说服力 ,硅酸盐水泥与铝酸盐水泥复合胶凝 体系试验配比选定铝酸盐水泥掺量在 0 ~1 0 0 % 区间内以 量超过 8 0 % 时,凝结时间又有所缩短。 硅酸盐水泥是高碱度水泥,铝酸盐水泥是低碱度水泥, 两种碱度不同的水泥复合后 ,改变了水泥的水化反应的历 程。一方面,硅酸盐水泥中的石膏和硅酸三钙水化所析出 的C a ( O H ) , 均能加速铝酸盐水泥的凝结 ,而且铝酸盐水泥 的水化产物 C A H 。 和C A 以及 A H , 凝胶遇 C a ( O H ) 立即 1 0 % 递变取代硅酸盐水泥 , 通过试验对复合胶凝体系的凝 结时间、力学性能和干缩性能进行研究 ,试验结果见表 5 。 表5 复合胶凝体系试验结果 水泥复合比例 凝结时问 抗折强度/ MP a 抗压强度/ MP a 干缩值/ % / mi n 转变成 C A H ;另一方面,硅酸盐水泥中石膏被铝酸盐水 泥消耗后,就不足以起应有的缓凝作用,同时,c s的水 化又由于 C a ( O H ) , 被用掉而得到加速 。因此这两种水泥的 水化产物会剧烈的相互作用,反应非常迅速。 2 . 铝 硅 … … … , … … a 2 复合胶凝体 系的力学性能 硅酸盐水泥与铝酸盐水泥复合胶凝体系的力学性能试 验结果见表 5 、图 2 和图 3 。 1 2 曩 ; 羹 i o 1 o 2 0 3 0 4 O 5 O 6 O 7 0 8 O 9 0 l o 0 铝 酸盐水泥掺 量 图2 硅酸盐水泥与铝酸盐水泥复合试样的抗折强度 4 2 Co AL AsH 4/ 2 01 2 8 0 7 0 6 0 5 O 增加 ,干缩减小;当铝酸盐水泥掺量超过 7 0 %时,复合胶 凝体系的干缩率小于硅酸盐水泥的干缩率。 硅酸盐水泥和铝酸盐水泥的于缩率不同,硅酸盐水泥 的水化产物中凝胶含量多,干缩较大 ,铝酸盐水泥的水化 骥 4 O 墨i l O 0 产物中晶体 的量较多,干缩率相对较硅酸盐水泥小 ,两种 铝 酸盐水泥 掺量, % 水泥复合后 ,干缩增加。一种原因是硅酸盐水泥中加入铝 酸盐水泥 ,铝酸盐水化时要 吸收 C a ( O H ) ,而 C a ( O H ) 是 C a S i O 的水化产物 ,这样就促进 了 C a S i 0 的水化 ,从而 图 3 硅酸盐水泥与铝酸盐水泥复合试样的抗压强度 由表 5 、图 2 、图 3可以看出,硅酸盐水泥和铝酸盐 水泥复合胶凝体系的力学性能不能按加和法推测出来,表 现出复杂的形态。铝酸盐水泥掺量分别为 1 0 %和 8 0 % 时, 使得水泥石结构 中的 c —S —H凝胶增加,干缩增大。另一 种原因是复合胶凝体系中 p H值和 C a O / A I 0 的 比值较 大 ,使得 C A H o 和C 2 A H 8 向C 3 A H 转化 比较完全 ,而转 化使得水泥石的孔隙率增加 ,干缩增大。 复合胶凝体系的抗压、抗折强度较好 , 掺量 3 0 %~ 5 0 %时, 抗压抗折强度最差。 铝酸盐水泥掺量较少 ,提高了硅酸盐水泥中 C A的含 量,C A水化消耗 了硅酸盐水泥中的石膏和硅酸三钙水化所 析出的 C a ( O H ) . 。一方面,使硅酸盐水泥水化更加充分 ;另 一 3 结 论 综合上述对硅酸盐水泥与铝酸盐水泥复合胶凝体系性 能试验结果的分析可以得出以下结论。 方面 ,C A的水化产物和石膏生成钙矾石 ,从而使复合 胶凝体系的力学性能得到改善。 铝酸盐水泥掺量较多,其主要水化产物水化铝酸盐 , ( 1 )铝酸盐水泥与硅酸盐水泥的复合 比例越接近 l : 1 , 其凝结时间越短 ,强度越低,干缩越大。 因为有硅酸盐水泥的存在 ,所以水化产物中会有一定量的 c —S —H凝胶 ,这些凝胶填充于水化物晶体间 ,提高了水 泥石的密实度 ,进而使其力学性能有所提高。 铝酸盐水泥掺量 3 0 %~ 5 0 % 时 ,力学性能最差。原 因是这个配比区域内的复合胶凝体系凝结快,此时生成的 ( 2 ) 硅酸盐水泥与铝酸盐水泥复合使用时,铝酸盐水 泥掺入量不宜太大。从试验结果可以看到 ,在较小掺量范 围之内,复合胶凝材料体系与单独某一种水泥相比,有理 想的早期强度和后期强度。 ( 3 )综合考虑凝结时间、力学性能和干缩性能,硅酸 水化产物来不及分散 ,空隙的填充率低 ,水化产物堆积在 未水化的颗粒表面,对水泥的继续水化不利,因而其强度低。 盐水泥 与铝酸盐水 泥有效复合范 围为 :铝酸盐水泥掺量 0 2 0 %或 8 0 % 1 0 0 %。 2 . 3 复合胶凝体 系的 干缩性能 水泥复合胶凝体系胶砂干缩率参照标准 J C / T 6 0 3 -2 0 0 4 《 水泥胶砂干缩试验方法 》进行 ,胶砂 比 1 : 2 ,用水量按 制成胶砂流动度达到 1 3 0 ~1 4 0 m m确定。 O - 3 参考文献 【 1 ]S . L A X MI . d e v e l o p me n t t o f a s t s e t t i n g h i g 1 l s t r e n g t h c e m e n t c o m p o s i t e [ C ] / / 8 t h I n t e r n a t i o n a l Co n g r e s s o n t h e Ch e mi s t r y o f Ce me n t . 1 9 8 6: 3 5 7 — 3 6 2. [ 2 】( 奥) 切尔 ̄( C Z E R NI N. W. ) . 水泥化学与物理性能【 M】 . 曾镜鸿, 译. 2 版E 京中国建筑工业出版社. 1 9 9 1 , 1 5 7 . 【 3 ]袁润章. 胶凝材料学[ M】 . 武汉 : 武汉工业大学出版社. 1 9 8 9 : 1 7 4 — 1 7 6 . [ 4 】刁桂芝. 硅酸盐水泥与铝酸钙水泥复合性能和水化机理研究[ D】 . 中国 蔷 婿 0 . 1 5 H _ O . 1 O . O 5 0 O l 0 2 O 3 O 4 0 5 0 6 O 7 O 8 O 9 O 1 0 0 建筑材料科学研究院,2 0 0 5 . 铝酸盐水泥掺量/ % 【 5 】霍世金. 硅酸盐水泥一 铝酸盐水泥一 石膏三元复合胶凝材料试验研究[ D 】 . 硕士学位论文. 西安建筑科技大学, 2 0 0 7 . 图 4 硅酸盐水泥与铝酸盐水泥复合体系干缩率 由表 5 、图 4干缩试验结果可知,以硅酸盐水泥为基 础,掺加一定量的铝酸盐水泥后 ,其干缩率先增大再减小。 复合胶凝体系中随铝酸盐水泥掺量增加干缩率增大;铝酸 作者简介:刘小兵 ( 1 9 8 1 一), 男,硕士,主要从事建筑材料研发工作 通信地址:江苏省镇江市檀 山 路8 号镇江市建筑科学研究院3 1 9 室. E . m a i l : l i u x i a o b i n g l 2 2 6 @1 6 3 . t o m. 盐水泥掺量 3 0 % 时,干缩率最大 ;其后随铝酸盐水泥掺量 收稿E t 期: 2 0 1 2年 3月 1 4日 4 / 2 0 1 2 粉煤 灰 4 3

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