水泥復合膠凝材料水化體系中Ca(OH)2、C-S-H凝膠的解耦研究.pdf

1、我國水泥產量急劇增長造成的資源、能源和環(huán)境問題日益嚴重,充分利用工業(yè)廢渣作為輔助膠凝材料制備高性能水泥基材料,以較少量的水泥熟料達到較大量水泥的使用效果,以質量提高替代數(shù)量增長,是水泥基材料進一步發(fā)展的重要課題。水泥復合膠凝材料(指在水泥中摻加輔助膠凝材料的復合膠凝材料體系)的水化機理及其過程控制,是探明其組成、結構與性能關系,優(yōu)化設計、制備和使用高性能水泥基材料的理論基礎。
　　 水泥復合膠凝材料水化體系中各組分之間存在復雜的

2、相互作用而彼此影響的現(xiàn)象,即水泥復合膠凝材料水化體系中的耦合。由于體系中的耦合問題,人們無法確定水泥復合膠凝材料水化產生的水化熱、Ca(OH)2生成量等量中由水泥熟料或輔助膠凝材料水化產生的部分,從而引起傳統(tǒng)的水化程度計算方法不適用,輔助膠凝材料對水泥熟料水化的促進或抑制作用難以定量分析等問題。鑒于此,本文圍繞水泥復合膠凝材料水化體系中最主要的兩種水化產物Ca(OH)2、C-S-H凝膠的耦合問題開展了系統(tǒng)深入的研究工作。
　　

3、本文進行的主要工作和取得的重要成果有:
　　 以水泥復合膠凝材料水化體系為研究主體,分析了水泥熟料礦物、輔助凝材料等各反應物組分的水化反應,C4AH13、Aft、Afm等各水化產物組分的相互轉化反應,反應物組分與水化產物組分的化學反應,與Ca(OH)2、C-S-H凝膠之間的耦合問題,建立了水泥復合膠凝材料水化體系中Ca(OH)2、C-S-H凝膠的耦合關系。
　　 通過設計輔助膠凝材料-Ca(OH)2-H2O體系實驗,根據(jù)

4、水泥化學平衡計算方法建立耦合關系式,結合數(shù)學回歸分析方法,建立了輔助膠凝材料消耗的Ca(OH)2量與其化學組成反應率之間的關系式。在此基礎上,提出了能確定水泥復合膠凝材料水化體系中水泥熟料水化產生的Ca(OH)2量,輔助膠凝材料水化消耗的Ca(OH)2量的方法,即Ca(OH)2的解耦方法;提出了能確定水泥復合膠凝材料水化體系中水泥熟料水化、輔助膠凝材料水化產生的C-S-H凝膠量的方法,即C-S-H凝膠的解耦方法。
　　 運用提出

5、的解耦方法,進行了摻20％～60％QS粉煤灰或XZ煤矸石的水泥漿體在1a齡期前Ca(OH)2、C-S-H凝膠的解耦。探明了QS粉煤灰、XZ煤矸石摻量,水泥品種對Ca(OH)2量、C-S-H.凝膠量的影響規(guī)律。發(fā)現(xiàn)硅酸鹽水泥水化時,C-S-H凝膠的形成僅有一個加速期;而水泥復合膠凝材料水化時存在兩個加速期,第一個加速期與硅酸鹽水泥類似,第二個加速期與輔助膠凝材料的火山灰反應有關。
　　 針對R.A.Olson水吸附法用于半定量分析

6、輔助膠凝材料摻量較高的水化中后期水泥漿體中C-S-H凝膠量結果較粗略的問題,提出了改進措施,提高了半定量分析精度。運用改進后的水吸附法,對Ca(OH)2、C-S-H凝膠的解耦結果進行了驗證。建立了硅酸鹽水泥、水泥復合膠凝材料水化體系的Ca(OH)2、C-S-H凝膠量變模型,描述了該類材料整個水化體系中的Ca(OH),2量、C-S-H凝膠量,水泥熟料水化產生的Ca(OH)2量、C-S-H凝膠量,以及輔助膠凝材料水化消耗的Ca(OH)2量、

7、水化產生的C-S-H凝膠量,在1a齡期前的經時演變規(guī)律。
　　 基于上述的解耦方法,提出采用水化影響因子定量表征輔助膠凝材料對水泥水化的促進或抑制作用;發(fā)現(xiàn)QS粉煤灰、XZ煤矸石均促進了水泥的水化;采用ESEM、SEM、能譜分析、29Si-NMR等測試方法揭示了QS粉煤灰、XZ煤矸石對水泥水化的促進作用機理。
　　 基于Ca(OH)2、C-S-H凝膠的解耦結果,提出水泥復合膠凝材料水化程度的計算方法;實驗研究了水泥復合膠