硫铝酸盐水泥基特种预拌砂浆研究(可编辑)

硫铝酸盐水泥基特种预拌砂浆研究(可编辑) 硫铝酸盐水泥基特种预拌砂浆研究 单位代码: 分类号: 学 号: 密级:公开 涛匆学 硕士学位论文 硫铝酸盐水泥基特种预拌砂浆的研究 研究生姓名 余中华 导 师 姓 名 程新 学科领域 材料科学与工程 申请学位类别 工学硕士 时 间 答 辩 年月日罂 . ,,.. ,原创性声明 本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立 进行研究所取 得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其 他个人或集体已经发 表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明 确方式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 敝作者签名::才.砰半日期:扣;.】 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解济南大学有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留或向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借鉴;本人授权济南 大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩 印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 讶公开 口保密 年,解密后应遵守此规定 论文作者签名:象砰字导师签名:灭端日期:如;’钆济南大学硕士学位论文 摘要 硫铝酸盐水泥砂浆具有早强、高强、耐腐蚀、低碱度和微膨胀等性能特点,在高耐 久性要求的盐碱地区、寒冷地区及海工工程、快速修补等特殊工程中具有广阔的应用空 间。但硫铝酸盐水泥凝结时间不易控制,满足施工要求所需凝结 时间与获得较高早期强 度、特别是小时强度的矛盾关系,其配制的水泥砂浆与改性剂相容性等问题限制了硫铝 酸盐水泥砂浆的推广应用。预拌砂浆由于产品性能稳定、可控,且环保等特点使其成为 砂浆发展的方向,但硫铝酸盐水泥基预拌砂浆的研究尚未见报道,本课题旨在开发一种 新型、质量稳定且耐侵蚀的硫铝酸盐水泥特种预拌砂浆。 课题在研究缓凝剂和早强剂对硫铝酸盐水泥的凝结时间和净浆强度发展的 影响基础上,利用、淀粉醚、复合组分、胶粉和膨润土等改性剂对硫铝酸盐水泥 砂浆进行改性,进一步采用正交试验对硫铝酸盐水泥预拌砂浆进行改性优化。并以砂浆 强度及溶出量作为评价指标进行耐侵蚀实验,借助和等测试手段进行机 理分析。研究结果如下: 以与配制的复合调凝剂可有效调控硫铝酸盐水泥的初凝时间,大幅缩 短初凝终凝时间差,而且能在一定程度上促进硫铝酸盐水泥各龄期强度,并能有效避免 砂浆后期强度倒缩的问题,但的掺量不宜超过.%;通过回归分析, 建立了硫铝 酸盐水泥凝结时间与调凝剂配比之间的数学模型;微观测试结果表明,调凝剂明显改变 了硫铝酸盐水泥水化进程。 等改性剂对硫铝酸盐水泥砂浆工作性能的影响结果表明,能显著 提高硫铝酸盐水泥砂浆的保水率,明显降低砂浆的稠度损失率,且大幅提高砂浆的 抗渗性;相比于高粘度,低粘度对砂浆的作用效果更好;粘度 的最优掺量为水泥质量的.%;形貌分析发现,起到了延缓水泥早期水化进程, 并明显改变了水化产物的形貌。 通过正交实验,并进行极差分析及回归分析,得到砂浆的工作性能与、 淀粉醚、胶粉和膨润土因素掺量之间的关系式。在配比优化的基础上,加入减水剂,与 萘系减水剂相比,聚羧酸减水剂与改性砂浆的相容性较好,而胶粉和膨润土与减水剂的 相容性较差。聚羧酸减水剂能显著改善玩改性砂浆的各项性能,其饱和掺量为 .%,减水率为.%。 对于硫铝酸盐水泥普通砂浆,各侵蚀溶液中大部分砂浆的抗折强度均有不同程硫铝酸盐水泥基特种预拌砂浆的研究 度地提高,而抗压强度普遍降低。随着侵蚀溶液浓度的增大,抗压强度逐渐降低。砂浆 抗折抗蚀系数在.~.之间,抗压抗蚀系数在.~.之间。硫铝酸盐水泥普通砂 浆中溶出量变化规律:?同种侵蚀介质:.%.%.%%,?相同侵蚀液 浓度:;时各侵蚀液中浓度范围为 .. /。分析结果表明,侵蚀溶液促进硫铝酸盐水泥普通砂浆生成了更多 的。 对于硫铝酸盐水泥改性预拌砂浆,各侵蚀溶液中砂浆的抗折强度与抗压强度普 遍有不同程度的升高;预拌砂浆的抗折抗蚀系数在.~.之间,抗压抗蚀系数在 ..之间;溶出量明显低于普通砂浆,变化规律及机理与普通砂浆类似。 通过本课题研究制备了可用于工程施工、凝结时间可控、工作性能较优良、抗侵蚀 能力强的硫铝酸盐水泥基预拌砂浆,并采用现代测试手段对其机理进行了研究,一定程 度上为硫铝酸盐水泥基特种预拌砂浆在特殊环境中的应用奠定了基础。 关键词:硫铝酸盐水泥;预拌砂浆;改性;抗侵蚀;回归分析 ?济南大学硕士学位论文 凋. , . ,,. ., . . ,, . ? .: ,.%. 。 ? . . . . .% .、 , ? 硫铝酸盐水泥基特种预拌砂浆的研究 . ,.. %.%. ? . ,,, ? . .. ..,. , .%.%.%%. . .~. /..? . ... ..,. . , .%.%.%%.冶 , ., , , 济南大学硕士学位论文 . ;; : ;? ;济南大学硕士学位论文 目 录 第一章绪论??. .研究目的和意义?.. .砂浆的研究动态?一 .环境对硫铝酸盐水泥的侵蚀??一 .研究内容?一 第二章实验原材料、设备和方法 .原材料.主要实验仪器和设备.硫铝酸盐水泥砂浆抗侵蚀的试验 方法及评价指标.试验参照标准第三章调凝剂对硫铝酸盐水泥性能的 影响.调凝剂对硫铝酸盐水泥凝结时间的影响 ..调凝剂对硫铝酸盐水泥凝结时间的影响. ..调凝剂影响硫铝酸盐水泥凝结时间机理分析?. ..调凝剂对硫铝酸盐水泥凝结时间影响规律数学模型?. .调凝剂对硫铝酸盐水泥净浆强度的影响 ..单掺对硫铝酸盐水泥净浆强度的影响??.. ..单掺对硫铝酸盐水泥净浆强度的影响??.. .. 与复合对硫铝酸盐水泥净浆强度的影响 .水化热分析 . 分析? .小结 第四章改性剂对硫铝酸盐水泥砂浆工作性能的影响? .调凝剂对硫铝酸盐水泥砂浆凝结时间的影响? .改性剂与硫铝酸盐水泥砂浆相容性研究 .. 与硫铝酸盐水泥砂浆相容性研究.. ..淀粉醚与硫铝酸盐水泥砂浆相容性研究. ..复合组分与硫铝酸盐水泥砂浆相容性研究??. ?硫铝酸盐水泥基特种预拌砂浆的研究 .改性剂对硫铝酸盐水泥砂浆工作性能的影响? ..改性剂对硫铝酸盐水泥砂浆流动度的影响??. ..改性剂对硫铝酸盐水泥砂浆保水性的影响??. ..改性剂对硫铝酸盐水泥砂浆稠度的影响. ..改性剂对硫铝酸盐水泥砂浆稠度损失率的影响.. 粘度及种类对硫铝酸盐水泥砂浆工作性能的影响??.. .. 种类对硫铝酸盐水泥砂浆收缩率的影响.. .. 对硫铝酸盐水泥渗透性的影响?一 .. 对硫铝酸盐水泥砂浆微观形貌的影响?.. .小结第五章硫铝酸盐水泥预拌砂浆的改性优化??. .试验方法? .试验结果? .数据分析? ..流动度??. ..保水率??. ..稠度. .. 稠度损失率??. ..新拌砂浆密度??. ..各龄期强度. ..配比优化?. .减水剂对改性硫铝酸盐水泥砂浆性能的影响? .. 改性砂浆减水剂掺量及水灰比的确定一 ..减水剂对爿猡改性砂浆性能的影响 ..彳猡改性砂浆减水剂掺量及水灰比的确定.. ..聚羧酸减水剂对彳猡改性砂浆性能的影响 .小结 第六章硫铝酸盐水泥普通砂浆抗侵蚀性能.侵蚀环境对硫铝酸盐 水泥普通砂浆强度的影响 ..侵蚀溶液浓度对硫铝酸盐水泥普通砂浆强度的影响?. ?济南大学硕士学位论文 ..侵蚀介质种类对硫铝酸盐水泥普通砂浆强度的影响?. .抗蚀系数分析..抗折抗蚀系数??. ..抗压抗蚀系数??. .侵蚀溶液中浓度..侵蚀溶液浓度对侵蚀溶液中浓度的影响?. ..侵蚀介质种类对侵蚀溶液中浓度的影响?. . 分析? .小结 第七章改性后硫铝酸盐水泥预拌砂浆抗侵蚀性能.侵蚀环境对硫 铝酸盐水泥预拌砂浆强度的影响 ..侵蚀溶液浓度对硫铝酸盐水泥预拌砂浆强度的影响?. ..侵蚀介质种类对硫铝酸盐水泥预拌砂浆强度的影响?. .抗蚀系数分析..抗折抗蚀系数??. ..抗压抗蚀系数??. .侵蚀溶液中浓度..侵蚀溶液中浓度的测定??. ..侵蚀溶液浓度对侵蚀溶液中浓度的影响?. ..侵蚀介质种类对侵蚀溶液中浓度的影响? . 分析??. .小结.. 第八章结论与展望 参考文献?. 致射 附录??. 济南大学硕士学位论文 第一章绪论 预拌砂浆诞生于世纪末的奥地利,世纪年代在西欧和美国蓬勃发展。目前, 在欧美、日本等发达国家和地区预拌砂浆已基本取代了传统砂浆,成为建筑行业不可或 缺的水泥基材料。我国预拌砂浆的发展起步于上世纪年代末,至今已取得了丰富的 开发、生产和使用的成功经验。在外加剂的研发制备、砂浆新品种的开发、预拌砂浆生 产工艺的完善以及产品系列标准的制订等方面均取得了很大的成绩。 预拌砂浆包括湿拌砂浆和干混砂浆。湿拌砂浆是由水泥、细骨料、矿物掺合料、外 加剂、添加剂和水按一定比例在搅拌站经计量、拌制后,运至使用地点,在规定时间内 使用的拌合物;干混砂浆是由水泥、干燥骨料或粉料、添加剂以及根据性能确定的其他 组分,按一定比例在专业生产厂经计量、混合而成的混合物,在使用地点按规定比例加 水或配套组分拌和使用【。预拌砂浆在产品质量、施工效率、经济效益和环境保护等方 面的优越性,随着研发技术的发展和产品应用的推广已日益显现。预拌砂浆质量稳定, 易于施工,节约成本,保护环境,有利于机械化施工和技术进步,市场前景广阔。 .研究目的和意义 目前工程中广泛应用的预拌砂浆都使用硅酸盐水泥,而硅酸盐水泥的熟料矿物组 成决定了其存在一些缺点,主要表现在水泥早期强度偏低,耐腐蚀性差,且在水化后期, 由于硬化水泥浆体体积收缩而造成开裂,严重影响水泥混凝土的体积稳定性与耐久性【。 图.为某临海地下停车场钢筋被严重腐蚀的横梁,由此可见砂浆层并未起到足够的保 护作用。工程实践表明,硅酸盐水泥已不能很好的满足一些特殊工程快速修补、沿海工 程等的需要。 图. 山东省日照市临海高层建筑地下停车场的侵蚀照片硫铝酸盐水泥基特种预拌砂浆的研究 与硅酸盐水泥相比,硫铝酸盐水泥的组分以无水硫铝酸钙矿物为主,使水泥具有早 强、高强、抗渗、耐腐蚀、低碱度和微膨胀等诸多优良特性,具有广阔的发展与应用前 景【,特别适用于沿海工程、冬季施工、水利和修补等特殊工程中。 硫铝酸盐水泥作为我国四大特种水泥品种之一,该系列水泥包括自应力硫 铝酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥等不同品种;硫铝酸盐水泥性能 优良,而且生产过程中热耗较低,熟料易磨性好,是一种节能型水泥,被广泛用于建筑 工程、水泥制品、紧急抢修、防渗工程等方面【。硫铝酸盐水泥的生产技术与应用技术 的不断完善,诸多优异性能的不断开发,使得其应用范围逐步扩大;随着窑外分解硫铝 酸盐水泥的成功实现,硫铝酸盐水泥面向了大型化生产模式,产品质量稳定性明显提高, 为进入大型工程应用创造了条件川。 虽然硫铝酸盐水泥砂浆在我国已有广泛的市场,但仍仅限于以传 统现场配制的方式 应用于工程中,传统砂浆品种少、质量稳定性差、生产工艺落后、生产效率低,并且对 环境污染严重。因此,为满足日益增多的特殊工程的建设需要,利用硫铝酸盐水泥制备 预拌砂浆的研究已势在必行。目前预拌砂浆生产设备的研究已十分广泛,技术成熟可靠, 许多预拌砂浆搅拌设备既可生产普通预拌砂浆,又可生产特种预拌砂浆。这为工业化生 产硫铝酸盐水泥基特种预拌砂浆提供了可能。 硫铝酸盐水泥本身的早强、高强、抗渗、耐腐蚀、低碱度和微膨胀等优良性能,使 硫铝酸盐水泥基特种预拌砂浆在要求高耐久性的盐碱地区、寒冷地区及海工工程、快速 修补工程中具有广阔的应用空间。 .砂浆的研究动态 ..预拌砂浆 预拌砂浆属于商品砂浆,最初国内称其为预混砂浆【引,后来又曾被称为干粉料、干 混料、干粉砂浆或干拌砂浆。在欧洲,从发明到大规模生产应用预拌砂浆,经历了 余年的漫长历程;而中国从提出概念到初具生产规模,只有年的 时间。目前,世界 范围内的预拌砂浆年产量近亿吨,欧洲年产量超过万。中国水泥产量是世界水泥 产量的%,但预拌砂浆产量仅占世界产量的%。即使如此,预拌砂浆在经过短短 几年的发展后,其在品质、效率、经济和环保等方面的优越性已日益显示出来】。 在西方国家,预拌砂浆从世纪年代初发展到现在,已有多个品种。预拌 桥甫大学硕士学位论文 砂浆的研究也很广泛。在中国,约有个品种的预拌砂浆制定了相应的行业标准。随 着预拌砂浆的应用范围逐渐扩展,研究领域逐步扩大,包括:砌筑砂浆【、瓷砖粘结剂 、自流平砂裂、修补砂浆、保温砂浆【、装饰砂浆【等。 预拌砂浆大体可分为砌筑砂浆、抹灰砂浆、修补砂浆、灌浆材料和粘结砂浆等五大 类。每大类包括若干品种。在使用过程中,预拌砂浆的性能主要集中在其物理性能和力 学性能等方面,包括施工性能、保水性能‘、吸水性【】和强度【】等。 预拌砂浆的耐久性能也是一个重要研究方向,主要包括抗碳化、 抗冻融循环、 抗各种盐和酸的侵蚀性能等。 ..预拌砂浆外加剂 同任何其他材料一样,预拌砂浆的性能取决于其组成。预拌砂浆的无机胶凝材料或 有机胶凝材料主要起胶结作用;骨料主要起骨架作用有时利用其装饰效果,矿物外加 剂主要改善砂浆工作性,两者对体积稳定性均有重要作用;化学外加剂主要是改善新拌 砂浆的物理性能,但他们对砂浆硬化后的性能也有重要作用。化学外加剂常是一些粉末 状的高分子聚合物,包括调凝剂、保水剂、增塑剂、引气剂、消泡剂、泵送剂等。从化 学成分来讲,有纤维素醚、淀粉醚、胶粉、膨润土、脂肪酸金属盐、甲酸钙、柠檬酸盐、 羧酸聚醚等”。 矿物外加剂 矿物外加剂具有很多种,常用于普通建筑预拌砂浆中,对砂浆性能起到一定的改善 作用。其中,最常用的矿物外加剂包括稠化粉【、凹凸棒石粘土【。、粉煤灰【等。 纤维 纤维具有很多种类,应用于预拌砂浆中,起到改善水泥砂浆收缩和抗开裂的作用 ,其中最常用的纤维种类为聚丙烯纤维。不同种类的纤维对水泥砂浆性能的影响也 不同,但一般而言,纤维掺量越大,改善效果也越明显。研究表明【’,纤维在水泥砂 浆中的效果与其种类、掺量、长度、表面粗糙度以及截面形状密切相关。 有机聚合物 应用于预拌砂浆中的有机聚合物主要包括可再分散聚合物、纤维素醚和聚乙烯醇。 可再分散聚合物有乙烯基类和丙烯酸类两大类,主要包括聚乙烯醋酸乙烯酯、聚 醋酸乙烯.叔碳酸乙烯酯、聚苯乙烯.丙烯酸酯、聚丙烯酸酯等。这硫铝酸盐水泥基特种预拌砂浆的研究 些可再分散聚合物能显著影响水泥砂浆的各种性能,明显改善水泥浆体与不同基体的粘 结强度【,提高水泥砂浆的憎水性、抗折强度、抗弯强度【、耐磨损性、机械稳定性和 抗冲击性能,能改善与耐侯性或保水性相关的水泥砂浆的耐水、耐温、耐冻融和抗渗透 性掣;可再分散聚合物能降低水泥砂浆的干燥收缩率和吸水率【】 等,可降低水泥浆体 的抗压强度、提高水泥砂浆的断裂能和韧性。水泥和聚合物具有协同作用效果,作为无 机胶凝材料的水泥对抗压强度起主要作用;而作为有机胶凝材料的可再分散聚合物则起 到增韧作用,改善水泥砂浆内部粘聚力和界面粘结强度【。张景琦【认为,预拌砂浆负 温下的粘结性能与所用乳胶粉的合成单体密切相关,在进行负温条件施工时预拌砂浆应 选择合适的乳胶粉。刘文斌等【】认为就拉伸粘结强度而言,可再分散乳胶粉掺量并非越 多越好,存在一定的最佳掺量范围。马保国等【】提出表征界面粘结特性的内聚强度和界 面结合强度概念,并利用粘结强度结果研究了乳胶粉、双级配填料和水泥掺量对 砂浆内聚强度和界面结合强度的影响规律。张小红等【】研究认为经预热处理的混凝土基 板会导致瓷砖粘结剂水养及热养拉伸强度值相对较大,而对标准养护和开放时间 时的粘结强度影响很小。目前,人们普遍认为乳胶粉能改善水泥砂浆性能的原因在于, 乳胶粉在水泥水化过程中不仅存在物理作用,而且存在化学作用, 改善水泥砂浆硬化体 的显微结构。王培铭研究发现删】,能明显延迟水泥浆体正常的电化学反应和水化 反应进程,显著延缓水泥水化产物、以及.凝胶的生成时间,降低其 生成量,还会促进?.凝胶硅氧四面体聚合态由一聚态向高聚态转变。 纤维素醚由于具有良好的保水和增稠效果,能够显著改善水泥砂浆的工作性,是最 常用的水溶性聚合物。主要用于干混砂浆中的纤维素醚包括甲基纤维素醚、羟乙基 纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚等纤维素 衍生物等等。一般而言,由于羟乙基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚或憎水处理的羟乙 基纤维素醚具有黏结、保持悬浮液稳定性和保水性能,而被常用于水泥中,来防止水泥 浆体的离析和泛浆分层。羟乙基甲基纤维素醚除能够显著改善水泥浆体保水性和增稠效 果外【】,还会降低体积密度,会显著延缓水泥水化放热速率和推迟水化放热峰值的出 现【】,使得内水化放热明显降低,但其掺量的变化对水泥及以后的水化放热值 影响很小。纤维素醚,如羟乙基甲基纤维素会显著延缓水泥砂浆的凝结时间【】。纤维素 醚会一定程度上提高水泥砂浆与其它基材的粘结强度。黄连根【 用射线衍射分析还 证实了纤维素醚能改善界面处弱水化区域,从而提高水泥浆与瓷砖的粘结强度。 聚乙烯醇具有一定的保水作用和缓凝效果,能够显著提高水泥砂浆的抗压强度,但 挤雨大学硕士学位论文 其掺量超出一定的范围时,反而会导致水泥砂浆强度有所降低【‘】。聚乙烯醇能够降低 水泥的孔含量和孔尺寸,并可能与水泥水化发生作用,生成~些无定型的物质。聚乙烯 醇主要通过在水泥浆体中的成膜、吸附、水化等作用,来调节水泥浆体物理力学性能【”。 ..硫铝酸盐水泥与外加剂的相容性 硫铝酸盐水泥自诞生以来,以其早强、高强、抗渗、抗冻、耐蚀、低碱度等特点在 工程中应用越来越广泛‘,特别是在冬季施工、水利工程、修补等特殊工程中应用相当 普遍。在标准条件下,硫铝酸盐水泥基砂浆的抗压强度为: 强度相当于相同标号普 通硅酸盐水泥 的强度; 达到标号强度,相当于普通水泥 强度【。硫铝酸盐 水泥的早强、快硬是由于无水硫铝酸钙成遇水后会迅速与石膏和水作用形成早强水 化产物钙矾的缘故。钙矾石在石膏含量下降、。离子浓度不足的情况下转变 为单硫型水化硫铝酸钙,造成水泥后期强度的倒缩。硫铝酸盐水泥的凝结时间较 快,在某些工程中会给旅工带来不便。后期强度倒缩也会明显影响水泥的物理性能引。 解决好这些问题有利于该水泥品种的发展和广泛应用。 研究了掺合料种类石灰石粉、石英粉、石膏掺量水泥与石膏质量比、以及 养护温度对硫铝酸盐水泥水化过程及砂浆性能的影响。结果表明‘,石灰石较之石英与 硫铝酸盐水泥有更好的相容性;当养护温度为?时,所有砂浆试件的体积稳定性均良 好;当养护温度为?时,一部分砂浆试件表现出轻微的膨胀。掺加石灰石的试样的凝 结时间大部分短于掺加石英的试样,且前者水化放热更早,更剧烈。相比于石英,掺加 石灰石的砂浆试件的后期 和 强度更高。石膏掺量对水泥的凝结 时间或强度的影 响均不明显。然而,养护温度不仅影响水泥的水化动力学、凝结时间以及早期强度的发 的强度也 展,当养护温度为?时,水泥初凝及终凝都有明显延迟,潜伏期延长, 明显低于?养护温度下的试样强度;而且对水化产物的形貌及数量的影响也非常显 著。 .研究了减缩剂对硫铝酸盐水泥砂浆膨胀行为的影响,结果表明砂浆的自 由膨胀随着石膏掺量的增加而增大。 研究了热循环在不同石膏掺量下 对硫铝酸盐水泥早期水化的影响。.研究了硫铝酸盐水泥改善石膏基材料 的耐水性。 叶正茂【通过与硅酸盐水泥砂浆进行对比,研究聚合物改性硫铝酸盐水泥砂浆的力硫铝酸盐水泥基特种预拌砂浆的研冗 学性能、柔韧性和干缩性能,并采用扫描电子显微镜观测水泥基聚合物改性材料的形态 结构。结果表明:聚合物胶粉硫铝酸盐水泥砂浆的性能较普通水泥砂浆有明显的改善, 抗折强度优异性尤为突出。聚合物胶粉均能显著降低水泥砂浆的压折比,改善砂浆柔韧 性,尤其是改善硫铝酸盐水泥砂浆的效果较明显。由于硫铝酸盐水泥的微膨胀性能,使 其砂浆的抗干缩性能优于硅酸盐水泥砂浆。 周华新【】选用低碱硫铝酸盐水泥,通过试验选择合适的剂,成功研制出高速铁 路专用支座砂浆材料。该砂浆材料可实现无外力作用下的重力灌浆,浆体硬化后小时强 , 抗压强 度高, 抗压强度可达 抗压强度可达 ,后期不倒缩, 度可达 ,且具有良好的微膨胀填充性能。 付兴华针对硫铝酸盐水泥后期强度有不同程度的倒缩,凝结时间过短等缺陷, 通过大量的实验工作,探讨了细度和:剂对硫铝酸盐水泥性能的影响。实验结果表明, 烧石膏抑制了硫铝酸盐水泥 抗压强度的倒缩,有机延长了水泥的凝结硬化时 间。该水泥的抗渗性、抗化学侵蚀性及抗干缩性能较好。 徐莉【】采用高分子粘结剂、萘系高效减水剂、粉煤灰和矿渣混合材配制了四个系列 超早强硫铝酸盐水泥砂浆,测试流动性、抗压强度、抗折强度及 耐磨度。结果发现聚丙 烯酰胺在同等水灰比情况下能提高硫铝酸盐水泥砂浆的抗压强度和耐磨度,但对流动性 不利,掺量过大不利于强度发展。萘系高效减水剂能有效改善硫铝酸盐水泥砂浆流动性, 掺量增大流动度增大。在等量取代水泥的情况下,随粉煤灰和矿渣掺量的增加,硫铝酸 盐水泥砂浆的抗压强度及耐磨度呈下降趋势;双掺情况下硬化水泥砂浆强度及耐磨度下 降更多。试验结果反映出抗压强度与耐磨度具有良好的相关性。因为粉煤灰和矿渣的火 山灰反应必须以水泥水化产物中的氢氧化钙为激发剂,而硫铝酸盐水泥碱度偏低,氢氧 化钙的缺乏使粉煤灰和矿渣的火山灰效应不易充分发挥从而造成强度偏低,这与许仲梓 等人的研究结果相符。 硫铝酸盐水泥用于配制预拌砂浆,控制稠度损失率和凝结时间是关键。前者为满足 砂浆的施工可操作性,后者为满足工程使用要求。从使用的情况看,这其中最关键的因 素是硫铝酸盐水泥专用的齐。复合的组成和掺量是满足以上两个要求的关 键,尤其是复合外加剂中缓凝剂组分的加入量,加入量过少时,不起作用,而加入量稍 多些,又可能造成长时间不凝从而引发事故。从实践上看,外加剂各组分的比例以及外 加剂的掺量如何根据现场施工条件而改变是有待于进一步深入研究的重要课题。 济南大学硕士学位论文 .环境对硫铝酸盐水泥的侵蚀 ..硫酸盐侵蚀 遭受环境因素的侵蚀是导致水泥基材料的性能退化和服役寿命缩短的直接原因之 一【。硫酸盐侵蚀是水泥基材料受环境因素作用而发生损伤破坏的重要形式,它涉及环 境硫酸根离子在水泥基材料中的扩散与传输、离子与水泥基材料组分之间的化学反应、 膨胀变形与损伤破坏等多方面的问题,是水泥基材料耐久性研究的热点问题【。 我国富含硫酸盐的盐渍土分布较广,而这些地区是石油、各种矿产资源的主要产地, 是基础建设的重要基地,是交通运输的必经之路。在沿海地区的经济高速发展和西部大 开发战略的实施过程中,防止硫酸盐对基础设施的侵蚀,延长工 程使用寿命,具有重要 意义【。 对水泥基材料的侵蚀主要受两方面因素的影响。一是水泥基材料自身的特点, 及材料因素,包括水灰比、孔隙率等;二是环境因素,包括溶液中阳离子类型、。 浓度、环境温度以及侵蚀液的值等。材料因素主要是通过水泥基材料的密实度、水 化铝酸钙和含量来影响硫酸盐侵蚀;环境因素主要是通过影响硫酸盐反应的发 生条件来影响侵蚀速度的。主要表现为以下几种形式】: 当硫酸盐环境中存在、等可溶性阳离子时,其侵蚀过程首先是可溶性硫 酸盐和水化生成的反应,生成?,该物质具有一定的膨胀性, 而且能进一步与水化铝酸钙、单硫型硫铝酸钙等水化产物生成次生的钙矾石,具 有极大的膨胀性,产生巨大的膨胀应力,而水泥基材料的抗拉强度很低,很容易在膨胀 压力下开裂,所以侵蚀的主要特征是膨胀和开裂; 研究表明:快硬硫铝酸盐水泥在温度低于?,并有充足的硫酸盐、碳酸 盐及水的环境中长期浸泡,会发生破坏,直接破坏水化硅酸钙.. 凝胶,使其 失去胶凝性,导致性能严重劣化。 当侵蚀液硫酸盐浓度较高时,硫酸钙会在水泥石孑乙隙中结晶,生成二水石膏, 产生一定的膨胀压力,当超过结构抗拉极限时,将引起水泥石的破坏。 ..氯盐侵蚀 我国海岸线总长度达.万多千米,还有一定数量的盐湖和大面积的盐碱地,其区 硫铝酸盐水泥基特种预拌砂浆的研究 域的钢筋混凝土结构,因受氯离子的侵蚀而使其使用寿命大大缩短。另外,北方地区冬 季使用的道路除冰盐也对道路混凝土结构造成严重侵蚀【。 少量的氯离子能促进水泥的水化,但是当氯离子含量过高时,也会腐蚀破坏水泥石 结构。混凝土中氯离子的扩散主要由两个基本因素决定:一是对氯离子渗透的阻碍能力; 二是对氯离子的物理、化学结合能力,也称固化能力【。与普通水泥混凝土类似,氯离 子在硫铝酸盐水泥混凝土中的传播扩散是一个复杂、随机、缓慢的过程,对处于不同环 境中的混凝土,外部氯离子通过不同的方式渗透到混凝土内部, 主要方式有吸收、毛细 管吸入、抽吸、扩散等;由于氯离子是一种活性离子,它在扩散过程中会受到水化物成 分、孔隙溶液成分的影响;同时,氯离子所处溶液在砂浆内部的渗透速率也会受到孔隙 形状和大小、传播路径扭曲程度等因素的影响。硫铝酸盐水泥的水化物可改善其内部的 微观结构,如钙矾石、氯铝酸盐在空隙中沉淀积累,可使混凝土孔隙率降低,孔隙细化; 另外,钙矾石具有膨胀性能,能有效阻碍氯离子扩削。 ..镁盐侵蚀 硫铝酸盐水泥基材料在受到侵蚀时,将..置换成..,只产生 微小的膨胀,而更多的是表现为强度、刚度和粘结力的降低。与水化硅酸钙、铝胶 反应生成,由于溶解度很小,其溶解平衡时溶液的比饱和的.? 稳定存在所要求的值小,致使凝胶物质不断分解,水泥石不断变得疏松,为其他腐 蚀组分的渗入创造了条件。当含量较高时,会在水泥基材料孔隙中生成大量的 沉淀,而沉淀松软无胶结力,进一步加速了水泥石的解体。 .研究内容 ..主要内容和目标: 研究缓凝剂与早强剂以不同配比复合,对硫铝酸盐水泥的凝结时间和净浆强度 的影响,并探讨分析其作用机理; 研究、淀粉醚、复合组分与硫铝酸盐水泥砂浆的相容性,并研究了、 淀粉醚、复合组分、胶粉和膨润土对硫铝酸盐水泥砂浆工作性能的影响,分析其作用机 理: 研究硫铝酸盐水泥普通砂浆在氯盐、硫酸盐侵蚀环境中的耐侵蚀性能,并探讨济南大学硕士学位论文 分析其作用机理; 研硫铝酸盐水泥预拌砂浆在氯盐、硫酸盐侵蚀环境中的耐侵蚀性能,并分析其 作用机理; 制备可用于具体工程的硫铝酸盐水泥基特种预拌砂浆。 ..研究 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 根据研究思路及 .对预拌砂浆的规定,拟定如下试验方案: 确定硫铝酸盐水泥的标准稠度需水量;以为缓凝剂,为早强剂,两种外 加剂均 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 以下六种掺量:.%、.%、.%、.%、.、.%和.%, 将这六种掺量的两种;?两两复合,调整硫铝酸盐水泥的凝结时间,并测试净浆各龄 期强度。 利用调整硫铝酸盐水泥砂浆的凝结时间至合适范围;并将砂浆流动度调至 ~ ,固定水灰比,并以此水灰比进行后续砂浆试验; 以普通硅酸盐水泥砂浆作为对照组,分别研究、淀粉醚和复合组分与硫 铝酸盐水泥砂浆的相容性。各自的掺量为: 淀粉醚:.%、.%、.%和.%; 网:.%、.%、.%: 复合组分;.%、.%、.%。 分别研究淀、淀粉醚、复合组分、胶粉和膨润土对硫铝酸盐水泥砂浆的 流动度、保水率、稠度和 稠度损失率等工作性能的影响。各自掺量如下: 淀粉醚:.%、.%、.%、.%; :.%、.%、.%: 复合组分:.%、.%、.%; 胶粉:.%、.、.%; 膨润土:.%、.、.%。 将硫铝酸盐水泥普通砂浆进行侵蚀试验,侵蚀介质为硫酸盐、 和氯盐似、,评价指标为各龄期抗压强度、抗折强度和侵蚀溶液 中的浓 度。各侵蚀液浓度质量分数为: :.%、.、.%: :.%、.%、.%; 硫铝酸盐水泥基特种预拌砂浆的研究 :.%、.%、.%: .%、.%、.%。 将硫铝酸盐水泥预拌砂浆进行侵蚀试验,侵蚀介质为硫酸盐、 和氯盐、,评价指标为各龄期抗压强度、抗折强度和侵蚀溶液中的:浓 度。各侵蚀液浓度质量分数为: .%、.%、.%: :.%、.%、.%; :.%、.%、.%: :.%、.%、】.%。 ..存在的主要问题和技术关键 主要问题:硫铝酸盐水泥与硅酸盐有本质的不同,例如矿物组成、碱度和水化产物 等。因此,普通预拌砂浆中的外加剂与硫铝酸盐水泥的相容性有待研究;硫铝酸盐水泥 加入;后,势必影响其结构,在侵蚀环境下,结构变化对性能的影响有待研究;硫 铝酸盐水泥的凝结时间可控性相对较差,需要新的调凝剂来调整。调凝剂与砂浆改性剂 等之间的关系也有待进一步研究。 技术关键:硫铝酸盐水泥特种预拌砂浆的结构与性能之间的关系;各种外加剂的加 入对砂浆耐侵蚀性能的影响规律。 制备一种新型的质量稳定而且耐侵蚀的硫铝酸盐水泥基特种预拌砂浆是本课题的 主要目的。 济南大学硕士学位论文 第二章实验原材料、设备和方法 .原材料 ..水泥 硫铝酸盐水泥:中联水泥厂生产的.硫铝酸盐水泥,化学组成见表.。 互彻 巫蝴卷面篓坝蒜 鼍百 叵吣 .普通硅酸盐水泥,化学组成见表.。 硅酸盐水泥:山水集团生产的. 表.普通硅酸盐水泥化学成分叭.% 墨笪?曼 盟.壁垒望一垡..堕丝 . . . . . . . . ..砂浆改性剂 ,由湖州某厂提供,其物理性能指标如下表.所示。 表. 性能指标 复合组分,由北京某科贸有限公司提供,物理性能参数如表.所示。 表.复合组分物理性能指标 名称 外观 固含量值 复合组分褐色粉末%中性 复合组分的特性: ?无毒、无放射、无腐蚀性,绿色环保,可广泛应于配制各种强度等级的普通砌 筑砂浆、普通抹灰砂浆、普通地面砂浆。硫铝酸盐水泥基特种预拌砂浆的研冗 ?用其配制的砂浆可操作性时间较长,小时内稠度基本不损失。 ?能够显著改善砂浆的保水性能,用其配制的砂浆沁水少、和易性良好。 ?显著改善普通砂浆的触变性能,明显提高砂浆灰缝的饱满度,明显提高砂浆砌 体的物理力学性能。 ?改善普通砂浆的硬化体性能,明显降低收缩变形性,防止砂浆开裂,提高砂浆 的抗渗性。 胶粉,聚乙烯醋酸乙烯酯,由济南某贸易有限公司提供,其物理性 能如 表.所示。 表.胶粉物理性能指标 膨润土,由潍坊某厂提供,主要化学成分为二氧化硅、三氧化二铝 和水。 淀粉醚,由泰安市某有限公司提供,其技术指标如表.所示。 表.淀粉醚的性能指标 ..主要化学试剂 表.实验所用主要化学试剂 ..其他 标准砂,饮用水,蒸馏水,盐酸,,偶氮氯膦,基准碳酸钙。济南大学 硕士学位论文 .主要实验仪器和设备 .型净浆搅拌机; .型水泥砂浆搅拌机,无锡中科仪器有限公司生产; 净浆标准稠度与凝结时间测定仪; 水泥砂浆流动度测定仪; 砂浆试体成型振实台:无锡中科仪器有限公司生产; 砂浆抗渗仪; 砂浆凝结时间测定仪; 砂浆稠度仪; 标准恒温恒湿养护箱; .可见分光光度计,上海光谱仪器有限公司生产; .微机控制电子万能试验机,美国公司生产; 高温炉: 分析天平:型号, ,.; 电子天平:型号, ,.; 锥形瓶,烧杯,容量瓶,量筒,滴定管,移液管,玻璃棒; 公司的 型八通道等温微量热仪; 瑞典 公司生产; 型荧光仪,德国 .型衍射仪,德国公司生产;场发射二次电子成像扫描电子显微镜 峋; ?一型能谱仪正; /型同步热分析仪,瑞士公司生产。 / .硫铝酸盐水泥砂浆抗侵蚀的试验方法及评价指标 ..试验方法及评价指标的制定 研究硫铝酸盐水泥砂浆的抗侵蚀性能,必须制定一套合理可行的 试验方法。在此基 础上,还必须选定合理的指标来评价衡量硫铝酸盐水泥砂浆的抗 侵蚀性能。目前国内使 用的关于水泥抗侵蚀的国家标准是/ ,即《水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法》。硫铝酸盐水泥基特种预拌砂浆的研冤 其中包含两种试验方法,一种是潜在膨胀性能试验方法口法;另一种是浸泡抗侵蚀性 能试验方法依法。 潜在膨胀性能试验方法法 该方法基本原理是在水泥中外掺一定量的二水石膏,使水泥中的总含量达到指 定量,使得过量的硫酸根直接与水泥中影响抗硫酸盐性能的矿物反应产生膨胀,然后通 过测量砂浆试体规定龄期的膨胀率来衡量水泥砂浆的潜在抗硫酸盐性能。成型一组试体 所需水泥与外掺二水石膏质量为,水泥与二水石膏的质量 分别按式和式计算: ?一一 力?????二??二 . ? ~一×一 开,?????????‘ . ? 式中: ??水泥质量,单位为克; ??外掺二水石膏质量,单位为克; 水泥中质量分数,%; 卜石膏中质量分数,%; ??常数,对于硅酸盐水泥为.,其他水泥根据需要确定。 砂浆的灰砂比为:.,水灰比为.。试体养护~脱模,完成初始长度 测量后即放入?养护。养护开始的内,每换一次水,以后每换水一 次。 水泥砂浆试体各龄期可根据实际情况调整膨胀率按下式计算: ............................................?. . 式中: 尸??第 龄期的膨胀率,%; 三??试体初始长度,单位毫米; 厶??试体第 长度,单位毫米; 济南大学硕士学位论文 一试体有效长度,单位毫米。 浸泡抗蚀性能试验方法法 其基本原理是将水泥砂浆试体分别侵泡在规定浓度的硫酸盐侵 蚀溶液和水中养护 到各龄期,以抗折强度之比确定抗硫酸盐侵蚀系数。试验用砂为 粒径范围在.. 的中级砂,试体尺寸为× ,采用压制成型。放入?养护箱中养护 ? 。脱模后将试块放入?水中养护 后取出。分成两组,每组条。一组放 入?水中继续养护;另一组放入?的硫酸盐侵蚀液浓度为%,质量分 数中侵泡。为避免蒸发,容器加盖密封。两组试体养护后取出。 试体的抗折强度按下式进行计算: . . 式中: 卜试体抗折强度,单位为兆帕?; 卜试体折断时施加于试体中部的荷载,单位为牛顿?; .??与小型抗折试验机夹具力臂及小试体截面积有关的换算常数。 抗蚀系数按下式计算: 尺液 一 ???一 . 尺水 式中: 卜抗蚀系数; 尺藏??试体在侵蚀液中浸泡 抗折强度,单位为兆帕?; 尺水??试体在水中养护 抗折强度,单位为兆帕。 从上述试验方法不难发现,法首先要测定二水石膏与水泥的含量,再进行配 料计算,过程繁杂,任何一个环节都易出现较大的误差,并且硫铝酸盐水泥本身含 × ,试体体积偏小,试体成 量很高,常数亦不确定;法的试体尺寸为硫铝酸盐水泥基特种预拌砂浆的研冗 型、侵蚀等环境的微小变化,都会导致试验结果的离散性偏大。另外,国内较典型的侵 蚀方法还有华南理工大学采用的试验方法【,同济大学所采用的试验方法【】。这些试验 方法采用的侵蚀液均为硫酸盐溶液,评价指标仅为膨胀率或者抗折强度,而对于砂浆试 体与侵蚀溶液之间离子的转移情况,不得而知。侵蚀液种类单一,评价指标片面,并不 能很好的反应试体抗环境侵蚀性能。 因此,综合以上标准和试验方法,并作适当改进,得到本论文关于硫铝酸盐水泥砂 浆抗侵蚀性能的试验方法及评价指标: 侵蚀溶液种类及浓度: ?溶液,浓度质量分数:.%、.、%; ?溶液,浓度质量分数:.%、.、%; ?溶液,浓度质量分数:.%、.%、%; ?溶液,浓度质量分数:.%、.、%; 空白组为蒸馏水。 ,试体成型后,带模置于温度为??、 砂浆试体尺寸为× 相对湿度不小于%的养护箱中养护 后脱模,将试体分成组,每组条,分别 放入各侵蚀溶液中浸泡,测试 、 和 、 龄期抗压强度与抗折强度;测试第 、 龄期时溶液中浓度。侵蚀溶液在进行浓度测试前一天进行更换,每 更换一次,并保持溶液与试体的体积比为:。 试验结果评定为带时间效应的抗折抗蚀系数。,抗压抗蚀系数:两指标衡量硫 铝酸盐水泥砂浆的抗侵蚀性能。 定义硫铝酸盐水泥砂浆抗侵蚀性能的抗折抗蚀系数,抗压抗蚀系 数分别为: 硫铝酸盐水泥砂浆在侵蚀溶液中浸泡耐的抗折强度 。 ,.,、 一 ~ 硫铝酸盐水泥砂浆在蒸馏水中浸泡耐的抗折强度 硫铝酸盐水泥砂浆在侵蚀溶液中浸泡叫的抗压强度 。 ,..、 ~ ’ 硫铝酸盐水泥砂浆在蒸馏水中浸泡埘的抗压强度 式中:,,。济南大学硕士学位论文 ..侵蚀溶液中浓度测试 工作曲线的测定 ?. /的配制 用量筒准确量取 /的浓盐酸. ,倒入洁净的 容量瓶中,加水至 摇匀,转移至准备好的试剂瓶中静置待用。 ?. /的配制 用分析天平准确称取. ,在烧杯中用适量蒸馏水溶解后,转移到 备好 的 容量瓶中,加水至刻度,摇匀后装入洁净的试剂瓶中静置待 用。 ?偶氮氯膦浓度.%的配制 用分析天平准确称取. 偶氮氯膦?,用适量蒸馏水在烧杯中溶解后,转移 到备好的 容量配瓶中,加水至 ,摇匀装入试剂瓶中静置待用。 ?碳酸钙基准溶液的配制 用分析天平准确称取. 已经在?的干燥箱里烘干小时的基准碳 酸钙试剂,置于 的烧杯中,加水至 ,盖上用水润湿的表面皿,再用滴管 从杯嘴处逐滴加入溶液,直至碳酸钙完全溶解,加热煮沸数分钟后取下,用 蒸馏水冲洗表面皿及烧杯壁,待冷却后移入 容量瓶中,洗净烧杯,稀释至刻度, 至 摇匀装入试剂瓶中静置待用。用移液管移. 容量瓶中,稀释至刻度, 摇匀装入试剂瓶中静置待用。此时既得浓度为 咖的基准溶液。 ?测定工作曲线 ,. ,. ,. ,. 分别移取 ,. ,. ,. 上述 / 的基准溶液至个 的容量瓶中,加水稀释约至, 依次加入 浓度 为. /的,浓度为. /的, 浓度为.%的偶氮氯膦?,加水稀 释至 ,摇匀,静置后,将分光光度计的波长调为 ,相对于空白样 设置满 度,完成后依次测定吸光度并记录数据。 测定待测溶液中浓度 移取 待测溶液至 容量瓶中,加蒸馏水稀释约至 ,再依次加入 浓度为. /的, 浓度为. /的, 浓度为.%的 ,摇匀,静置 后,用分光光度计在波长为 处 偶氮氯膦,加水稀释至 相对于空白样测定侵蚀溶液的吸光度,并做好数据记录。 硫铝酸盐水泥基特种预拌砂浆的研究 待测溶液中的浓度按下式计算: ?? . × 式中 ,,一待测溶液中含量,; ??待测溶液的体积,; /。 膨一的摩尔质量,. .试验参照标准 ?; 《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》/ .; 《水泥砂浆强度检验方法法》/ .; 《水泥砂浆流动度测定方法》/ 《建筑砂浆基本性能试验方法标准》/.; 《硫铝酸盐水泥》 .; : 《水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法》/ .。 《预拌砂浆》济南大学硕士学位论文 第三章调凝剂对硫锅酸盐水泥性能的影响 硫铝酸盐水泥的矿物组成决定了其具有早强、高强、抗渗、耐侵蚀和低碱度等优良 性能,近年来越来越多的应用于冬季施工、路桥修补、防渗堵漏等工程领域,目前已显 现出十分乐观的发展前景。但其凝结时间不易控制,延缓凝结时间与获得较高的早期强 度、特别是小时强度的矛盾等难题一直困扰着先关领域的研究学者们,也给工程施工带 来诸多不便,较大程度上限制了硫铝酸盐水泥的推广应用。 众所周知,工程应用中对于水泥的凝结时间有极其严格的要求,既需要充足的时间 来完成砂浆搅拌、输送、浇注、捣固等工艺流程,同时凝结时间又不宜过长,才能保证 施工正常进行。为此,要求硫铝酸盐水泥的凝结时间不能太快或太慢,既不能影响施工 作业,同时又要保证砂浆具有一定的强度发展速度。并且针对不同的用途,对于凝结时 间与各龄期强度的要求也不尽相同,因此必须采用调凝剂来灵活调控硫铝酸盐水泥的凝 结时间与各龄期强度,以满足各种工程的需要。 工程中一般采用作为硫铝酸盐水泥的缓凝剂,但是只有当的掺量超过某个 临界值时,才能发挥显著的缓凝效果,并且这种效果极不稳定,使得水泥的凝结不易控 制,容易引发工程事故。而含锂化合物以下简称作为一种硫铝酸盐水泥早强促凝剂, 在掺量很少的情况下,就能使硫铝酸盐水泥遇水后,不经过诱导期而直接进入水化加速 期,发挥很高的小时强度。但这也导致硫铝酸盐水泥的凝结时间大大缩短。因此,本章 将和以不同比例复合,研究其对硫铝酸盐水泥凝结时间以及各龄期强度的影响, 探索其作用机理,以期在此基础上研制出较为理想的调凝剂,并建立相应的数学模型, 精确有效地指导工程施工。 .调凝剂对硫铝酸盐水泥凝结时间的影响 .】.】调凝剂对硫铝酸盐水泥凝结时间的影响 为了尽可能系统全面地反映调凝剂对硫铝酸盐水泥凝结时间的作用规律,本节设计 如下方案,掺量:.%,.%,.%,.%,.%,.%,.%;掺量: .%,.%,.%,.%,.%,.%,.%。将和各掺量两两复合, 一共组,按标准稠度用水量.力水搅拌,采用净浆凝结时间测定仪测试初凝时间硫铝酸盐水泥基特种预拌砂浆的研究 口\垦茁缮器 /% 图.调凝剂与硫铝酸盐水泥初凝时间关系图 和终凝时间。整理其结果得到图.与图.,其中空白组的初凝时间为 ,终凝 。 时间为 图.为调凝剂与硫铝酸盐水泥初凝时间关系图,从图中不难看出,当的掺量 低于.%时,缓凝效果十分微弱,当其掺量超过.%时,缓凝作用开始显现,而当其 掺量继续增至.%时,初凝时间急剧延长至 ,缓凝效果非常显著;从图中还 一?一.%。善 \ 厘 茁 爨 豁 . . . . . . . /% 图.调凝剂与硫铝酸盐水泥终凝时间关系图 济南大学硕士学位论文 可以发现,有一定的促凝作用,当其掺量仅为.%时,就能在一定程度上缩短水 泥的初凝时间,而随着掺量的继续增大,初凝时间虽仍表现出缩短的趋势,但变化 曲线渐归平缓。说明复合调凝剂对硫铝酸盐水泥的初凝时间的作用比较稳定。 图.为调凝剂与硫铝酸盐水泥终凝时间关系图,从图中可知,单掺时,终凝 时间随其掺量的增大而不断延长,当其掺量超过.%时,终凝时间大幅延长。从图中 还可知,随着掺入,水泥的终凝时间发生明显变化,当其掺量仅为.%时,各 掺量下水泥的终凝时间均出现大幅缩短,且相同掺量时,掺量越大,缩短幅度 愈大。继续增大的掺量,水泥终凝时间在小幅波动中稍有缩短。不难发现,各个掺 量的终凝时间均存在一个临界点,当达到这一临界点后,继续增大的掺量,终 凝时间不再缩短而几乎保持不变。 调凝剂与硫铝酸盐水泥初凝终凝时间差的关系见图.,从图中可清楚地看到,单 掺的初凝终凝时间差为 ;掺入.%时急剧降低至~ ,而继续 增大其掺量,初凝终凝时间差范围变化不大,保持在 。说明能大幅的缩短 硫铝酸盐水泥的初凝终凝时间差,并保持在相对稳定的范围内。在所研究的掺量下,其 。 范围为 蛊 ‘鲁 \ ; 厘 留 爨 救 繇 屦 . . . . . . . /% 图.调凝剂对硫铝酸盐水泥初凝终凝时间差影响关系图 综上所述,能延缓硫铝酸盐水泥的凝结。掺量较低时,缓凝效果微弱,当其掺 硫铝酸盐水泥基特种预拌砂浆的研究 量超过.%时,缓凝作用开始显现,凝结时间特别是初凝时间随其掺量的增加急剧延 长。对硫铝酸盐水泥初凝终凝时间差的影响规律与之类似;具有一定的促凝效果, 但其最主要的作用是显著缩短了硫铝酸盐水泥初凝终凝时间差,在所研究的掺量下,硫 。 铝酸盐水泥初凝终凝时间保持在~ 总之,复合调凝剂对硫铝酸盐水泥的初凝时间调控非常明显,在掺量范围内,水泥 的初凝时间变化范围为~ ,初凝终凝时间差为~ 。在足够初凝时间的基 础上,还能使水泥快速终凝并发挥强度,能有效地保证工程施工高质高效的进行,将极 大地拓宽硫铝酸盐水泥的应用领域。 ..调凝剂影响硫铝酸盐水泥凝结时间机理分析 加入后,在水泥浆体中形成硼酸钙晶粒,这些小晶粒覆盖在熟料表面,形成一 个紧密的包裹层,阻止水泥离子的凝聚,降低了、、。等分子和离子进入的 速度。为了能够有效延缓水泥凝结,硼酸钙晶粒至少要将熟料的表面全部覆盖,如有缺 ,、、很容易进入,使水泥很快凝结。所以,掺量小于一定值时, 缓凝效果非常微弱。 而水泥颗粒形状多样,表面凹凸不平,且不同位置矿物的溶解度和溶解速率又各不 相同,直接导致水泥颗粒表面附近液相中的分布不匀,因而各处形成的包裹层厚度 相差甚大,某些部位覆盖层可能已经很厚,而有些部位甚至还未被覆盖。而即使形成的 硼酸钙能够完全包裹熟料颗粒,但包裹层厚度也不尽相同。包裹层较薄的部位,穿透阻 力小,水分子进入包裹层内,使水泥颗粒得以水化。随着水化的进行,产物不断增多, 包裹层内的结晶压力越来越大,最终致使包裹膜破裂,水化加速进行。同时,由于水泥 颗粒表面形状很不规则,在不同的部位,生成