礦物材料對(duì)水泥水化進(jìn)程及硬化體性能的影響.pdf

1、本研究以礦渣粉、高鈣粉煤灰及脫硫石膏等工業(yè)廢渣在混凝土中的應(yīng)用為技術(shù)背景，以降低滲透性、收縮性和抗侵蝕性為研究重點(diǎn)，通過分析礦物材料基本特性，提出對(duì)礦物材料的改性措施，研究了各種改性、激發(fā)手段對(duì)強(qiáng)度、流動(dòng)性、凝結(jié)時(shí)間等水泥基本性能的影響，通過分析水泥化學(xué)收縮、自收縮、水化熱、孔溶液堿度和離子濃度等性能研究了礦渣粉與高鈣粉煤灰復(fù)合礦物材料對(duì)水泥水化進(jìn)程的影響，通過測(cè)試微孔分布、微觀結(jié)構(gòu)、體積穩(wěn)定性、滲透性等考察了礦物材料及其改

2、性措施對(duì)水泥硬化體性能的影響。礦粉級(jí)配顯著影響各齡期強(qiáng)度，高鈣灰中粗顆粒的CaO含量低而燒失量高，對(duì)安定性危害較高而活性較低，磨細(xì)兼化學(xué)、礦物的聯(lián)合激發(fā)措施顯著提高其安全摻量，采用脫硫石膏、煅燒脫硫石膏與元明粉作為改性材料顯著提高礦渣和高鈣灰的水化活性，以20％高鈣灰與80％礦粉及一定比例改性材料制備出S95級(jí)礦粉活性水平的復(fù)合礦物摻合料。開發(fā)新型流動(dòng)性測(cè)試評(píng)價(jià)的方法，分辨出純礦粉明顯改善流動(dòng)性，脫硫石膏略微降低流動(dòng)性，元明

3、粉基本不影響流動(dòng)性。礦物摻合料延緩凝結(jié)時(shí)間，元明粉促進(jìn)凝結(jié)時(shí)間，脫硫石膏對(duì)凝結(jié)時(shí)間作用不顯著。開發(fā)新型方法比傳統(tǒng)方法更準(zhǔn)確地反映水泥后期自收縮，由礦粉、高鈣灰按照一定比例復(fù)合制備的摻合料顯著降低塑性階段的收縮，有可能降低塑性開裂；脫硫石膏、煅燒脫硫石膏和元明粉對(duì)早期體積穩(wěn)定性影響不大。礦物摻合料明顯降低第二放熱峰并增加了1個(gè)第三放熱峰，純礦渣粉的第三放熱峰較高，復(fù)摻粉煤灰后第三放熱峰降低并且出現(xiàn)時(shí)間延后，但高鈣灰比例過高則

4、使第二放熱峰也降低，水化熱量顯著減少；脫硫石膏或煅燒脫硫石膏延緩了水化反應(yīng)進(jìn)程而對(duì)總體反應(yīng)程度影響不大；元明粉促進(jìn)早期水化反應(yīng)的作用明顯。即適當(dāng)比例的低活性礦物替代高活性礦物對(duì)早期水化程度和初始結(jié)構(gòu)建立影響不大，而脫硫石膏或煅燒脫硫石膏作激發(fā)材料能夠分散早期的集中放熱而對(duì)總體水化進(jìn)程影響不大。礦粉和高鈣灰替代水泥后的水化產(chǎn)物中CH含量明顯降低，實(shí)際降低幅度與礦物的水化活性有關(guān)，活性過低則由于降低水化程度而使CH降低幅度減少

5、。礦物材料取代50％的水泥使水泥石內(nèi)部堿度降低不大，粉煤灰降低PH值的作用比礦渣粉更明顯，脫硫石膏或煅燒脫硫石膏使PH值降低，但所有降低值不大，不會(huì)增加鋼筋發(fā)生銹蝕的風(fēng)險(xiǎn)；元明分顯著增加堿度，可提高鋼筋的抗脫鈍能力。在無(wú)激發(fā)材料條件下的硬化體內(nèi)部PH值主要受可溶出的Ca離子控制；當(dāng)有外界Na離子引入時(shí)，其對(duì)PH值的影響最顯著，脫硫石膏或煅燒脫硫石膏使S離子濃度提高。脫硫石膏降低孔隙率，采用礦粉及在礦粉中復(fù)合適量高鈣灰能夠減少

6、大孔含量而不影響小孔含量。提出礦物材料對(duì)CH的優(yōu)先吸附理論，認(rèn)為具有潛活性的礦物材料能夠?qū)H優(yōu)先吸附，CH晶核首先趨向于生長(zhǎng)在礦物顆粒表面，將火山灰反應(yīng)分為循環(huán)發(fā)生的兩個(gè)階段，第一階段吸附CH，第二階段礦物顆粒與CH發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，礦物活性的差別源于第二階段反應(yīng)能力的不同，礦物顆粒增加CH生長(zhǎng)點(diǎn)而細(xì)化CH晶體形態(tài)。脫硫石膏和煅燒脫硫石膏按照一定比例復(fù)合能夠顯著降低14d以前的早期干燥收縮；50％礦渣及1％元明粉顯著提高干燥收

7、縮，采用礦粉與高鈣灰的復(fù)合摻合料使干燥收縮比純水泥樣降低。開發(fā)新型初始開裂時(shí)間測(cè)試裝置，礦粉、高鈣灰明顯推遲開裂時(shí)間，各種激發(fā)對(duì)抗開裂性能的影響規(guī)律不同。雙摻礦粉和高鈣灰比單摻其中之一更有利于提高砂漿的抗?jié)B性，元明粉對(duì)抗?jié)B性無(wú)影響，脫硫石膏和煅燒脫硫石膏降低滲透性。礦粉、高鈣灰使Cl離子快速滲透實(shí)驗(yàn)的通電量大幅度減少，使?jié)B透等級(jí)從“中等”減少到“較低”和“極低”的水平，滿足海工工程混凝土的抗?jié)B性要求。關(guān)鍵詞：礦渣粉 高鈣粉