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微纳粉体对水泥物理力学性能的影响及机理研究

卢忠远  
【摘要】:提高水泥性能的技术是21世纪水泥基材料研究的重点,而复合化是材料进化的主要途径之一。特别是伴随超微细矿物粉体应用领域的深入,世界各国对超微细矿物粉体在水泥基材料中的应用研究也处于方兴未艾阶段。利用超微细粉体技术对水泥的改性,将不仅是高性能水泥基材料发展的必要,而且对进一步推动高性能水泥及高性能混凝土技术的发展、用高新技术改造传统水泥及混凝土产业都具有十分重大的意义。 本文利用SEM、XRD、TG-DTA、IR、激光粒度仪、微量热仪、比表面积及孔隙度分析仪等现代分析测试手段研究了微纳粉体(纳米SiO_2、硅灰和超微细碳酸钙)对硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥物理力学性能的影响及机理。在此基础上,进一步探讨了超微细矿渣、超微细粉煤灰对水泥物理力学性能的影响,探讨了利用矿渣、粉煤灰、石灰石制备绿色高性能复合超细矿粉的适宜配方和适宜的生产工艺。取得了以下成果: 在纳米SiO_2和硅灰对硅酸盐水泥方面,研究结果表明:纳米SiO_2和硅灰对水泥的强度都有较大幅度的提高,在3天以后,掺纳米SiO_2的水泥试样强度明显高于掺硅的。这主要是由于纳米SiO_2的粒径比硅灰的粒径小,纳米SiO_2具有更大的表面能,纳米SiO_2中[SiO_4]~(4-)离子团聚合程度低,导致了纳米SiO_2的火山灰活性比硅灰的火山灰活性要高得多。掺有纳米SiO_2的水泥试样中熟料矿物水化反应程度更高,CSH凝胶数量增长更快,结晶态Ca(OH)_2含量更低。从而使掺有纳米SiO_2的水泥浆体内比表面积和总孔体积小,内部结构均匀,密实,强度高。


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