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超细粉体(CaCO_3与SiO_2)对硫铝酸盐水泥性能的影响研究

周世华  
【摘要】:绿色高性能化是水泥基材料的发展方向,而超细粉体改性技术是水泥高性能化的主要途径之一。众所周知,硫铝酸盐水泥是一种低能耗的生态水泥。基于此,本文研究了超细粉体(SiO2及CaCO3)对硫铝酸盐水泥及其水化产物的影响,并得到有价值的实验结果。 在应用超细粉体之前,首先必须解决超细粉体的分散性问题,因为超细粉体极易发生团聚。试验表明:物理强力搅拌与高效减水剂能有效地改善超细粉体的团聚现象,且经复合分散处理后的试样强度得到大幅度增加。 由于超细粉体颗粒细小,表面活性高,所以超细粉体的掺入使得水泥浆体的流动性变差,水泥凝结时间缩短。在掺入适量高效减水剂的情况下,相对超细硅质粉体(纳米SiO2与硅灰)而言,调整超细钙质粉体(超细CaCO3与普通石灰石粉体)的掺量,可以提高水泥浆体的流动性,延长水泥的凝结时间。 超细粉体的掺入明显改善了硫铝酸盐水泥的抗压强度,并抑制了水泥抗折强度的后期倒缩。SEM 显示纯水泥硬化浆体中存在着杂乱无序排列的大颗粒针状、柱状结晶体,且结晶体之间缺乏第三者化学键合而形成较好的网络结构,网络缺陷严重。而掺入纳米SiO2或超细CaCO3后,水泥石结构更加密实、均匀,硬化体中孔的内表面积、总孔体积、平均孔径均小于空白试样。这是因为在硫铝酸盐水泥中,超细粉体的物理效应(也称微颗粒效应)和化学活性在起作用。微颗粒效应主要表现为填充作用、级配调节作用和调节水化产物分布的“晶核作用”。化学活性则是由于超细粉体表面能大、表面活性高。 此外,硫铝酸盐水泥的高温试验结果表明,硫铝酸盐水泥在90oC 以上高温养护时,其性能极不稳定,尤其在水泥硬化后期进行长时间高温养护时,试块有失去强度的可能。与纯硫铝酸盐水泥一样,掺超细粉体复合水泥在90oC 以上的高温环境中性能很不稳定。但相对于超细钙质粉体(超细CaCO3 与普通石灰石粉体)来说,超细硅质粉体(纳米SiO2 与硅灰)减慢了硫铝酸盐水泥强度性能的失效速度,这可能是由于超细硅质粉体与水泥水化产物发生了二次反应的缘故。


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