水泥復(fù)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(chǎn)量急劇增長造成的資源、能源和環(huán)境問題日益嚴(yán)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(dá)到較大量水泥的使用效果,以質(zhì)量提高替代數(shù)量增長,是水泥基材料進(jìn)一步發(fā)展的重要課題。水泥復(fù)合膠凝材料(指在水泥中摻加輔助膠凝材料的復(fù)合膠凝材料體系)的水化機(jī)理及其過程控制,是探明其組成、結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系,優(yōu)化設(shè)計(jì)、制備和使用高性能水泥基材料的理論基礎(chǔ)。
　　 水泥復(fù)合膠凝材料水化體系中各組分之間存在復(fù)雜的

2、相互作用而彼此影響的現(xiàn)象,即水泥復(fù)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(fù)合膠凝材料水化產(chǎn)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(chǎn)生的部分,從而引起傳統(tǒng)的水化程度計(jì)算方法不適用,輔助膠凝材料對水泥熟料水化的促進(jìn)或抑制作用難以定量分析等問題。鑒于此,本文圍繞水泥復(fù)合膠凝材料水化體系中最主要的兩種水化產(chǎn)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(jìn)行的主要工作和取得的重要成果有:
　　 以水泥復(fù)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(yīng)物組分的水化反應(yīng),C4AH13、Aft、Afm等各水化產(chǎn)物組分的相互轉(zhuǎn)化反應(yīng),反應(yīng)物組分與水化產(chǎn)物組分的化學(xué)反應(yīng),與Ca(OH)2、C-S-H凝膠之間的耦合問題,建立了水泥復(fù)合膠凝材料水化體系中Ca(OH)2、C-S-H凝膠的耦合關(guān)系。
　　 通過設(shè)計(jì)輔助膠凝材料-Ca(OH)2-H2O體系實(shí)驗(yàn),根據(jù)

4、水泥化學(xué)平衡計(jì)算方法建立耦合關(guān)系式,結(jié)合數(shù)學(xué)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(xué)組成反應(yīng)率之間的關(guān)系式。在此基礎(chǔ)上,提出了能確定水泥復(fù)合膠凝材料水化體系中水泥熟料水化產(chǎn)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(fù)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(chǎn)生的C-S-H凝膠量的方法,即C-S-H凝膠的解耦方法。
　　 運(yùn)用提出

5、的解耦方法,進(jìn)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(shí),C-S-H凝膠的形成僅有一個(gè)加速期;而水泥復(fù)合膠凝材料水化時(shí)存在兩個(gè)加速期,第一個(gè)加速期與硅酸鹽水泥類似,第二個(gè)加速期與輔助膠凝材料的火山灰反應(yīng)有關(guān)。
　　 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(jié)果較粗略的問題,提出了改進(jìn)措施,提高了半定量分析精度。運(yùn)用改進(jìn)后的水吸附法,對Ca(OH)2、C-S-H凝膠的解耦結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。建立了硅酸鹽水泥、水泥復(fù)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(gè)水化體系中的Ca(OH),2量、C-S-H凝膠量,水泥熟料水化產(chǎn)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(chǎn)生的C-S-H凝膠量,在1a齡期前的經(jīng)時(shí)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(jìn)或抑制作用;發(fā)現(xiàn)QS粉煤灰、XZ煤矸石均促進(jìn)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(jìn)作用機(jī)理。
　　 基于Ca(OH)2、C-S-H凝膠的解耦結(jié)果,提出水泥復(fù)合膠凝材料水化程度的計(jì)算方法;實(shí)驗(yàn)研究了水泥復(fù)合膠