大掺量矿物掺合料复合水泥浆体的水化产物数量的研究(4)

2019-03-28 13:44

安徽建筑工业学院本科生毕业论文

分布有关。样品表面上平均原子序数较高的区域,产生较强的信号,在背散射电子图像上呈现较亮的衬度,因此可以根据背散射子图像衬度来判断

相应区域原子序数的相应高低。如对于纯水泥体系样品,BEI图片中原子序数最的未水化水泥颗粒呈亮白区域,其中C4AF因含有原子序数较大的Fe而较C,S更亮,而CA因含大量原子序数较Ca低的Al,在未水化水泥颗粒成像区域中稍显暗淡;其次为水化产物,暗为孔隙。

2. 计算机模拟及NMR

Pommersheim[18]等率先对单个组分C3S进行了数学分析模拟,此后Jennings等在Pommersheim等的研究基础上,用计算机数字图片来模拟C3S的水化过程以及微观结构。上述研究都是对水泥熟料中单矿物的水化进行二维模拟。Phan[19]等认为水泥水化进程的两大主要机理是相界面控制机理和扩散控制机理,在此理论基础上结合一些系统参数来模拟熟料单矿物的水化进程。10th国际水泥化学会议上的一个主报告就是关于固体NMR在水泥中的应用[20] ,报告中较详细的阐述和归纳了固体NMR在水泥中的研究成果。

3. 电动学性质研究

在硅酸盐类水泥的水化研究方面,水泥浆体和悬浮液的电动学性质越来越受关注,用电动学性质研究水泥水化比传统方法简单、准确。Laurent Nachbaur[21]等对硅酸盐水泥水化早期的悬浮液的电动学性质作了较为深刻的研究,指出Zeta电位与硅酸盐水泥的凝结有关,随着水化的进行,Ca2+ 逐渐增多,Zeta电位会由负变正,还得出零电位对应的Ca2+浓度为4mmo1/L,凝结力在Zeta零电位点最大,Ca2+的浓度决定乙电位和凝结物,也决定水化动力学和水化浆体的结构,进而可以预测水化浆体的水化行为。

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大掺量矿物掺合料复合水泥浆体的水化产物数量的研究

第二章 原材料及试验方案

2.1 原材料

表2.1 水泥、粉煤灰及硅灰的组成 材料化学分析 硅酸盐水泥(PⅡ52.5) Ⅱ级粉煤灰 硅灰

厂家 铜陵海螺水泥厂

烧失量 SO3 /wt% 1.80

/wt% 2.20

SiO2

Fe2O3 Al2O3 CaO

/wt% 5.00

MgO K2O

Na2O

/wt% /wt% 20.35 4.34

/wt% /wt% /wt% /wt% 64.55 1.35

-

-

合肥金源电≤12 厂

Elkem国际贸易有限公司

2.57

0.58 1.00

≥40 5.24 28.98 4.48 0.63

0.63

1.23 1.96

1.65 1.19

0.45 0.52

91.36 0.28

2.2实验配比方案

方案一 : (1)设计方案如表2.2

表2.2实验设计方案数据

Specimen

A B C D

PC 50% 50% 90% 100%

SF 00% 10% 10% 00%

FA 50% 40% 00% 00%

W/C 0.30 0.30 0.30 0.30

(2) 实验方案计算

本实验所用材料总共重8300g,用水量2490g 。计算结果如表2.3,

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表2.3实验计算数据

specimen

A B C D

方案二 :

PC(g) 1000 1000 1800 2300

SF(g) 000 200 200 000

FA(g) 1000 800 000 000

W(g) 600 600 600 690

表2.4 实验配比数据

Specimen PC SF FA W/C 减水剂

A 60 % 0 % 40% 0.26 % 0.3% B 60% 5% 35 % 0.26% 0.35% C 60% 10% 30% 0.26% 0.4% D 60% 15% 25% 0.26% 0.5% E 100% 0% 0% 0.26% 0.1%

2.3 实验步骤

将实验室配制的水泥、硅灰、粉煤灰经过105℃烘干至恒重,按0.30的水胶比,为了增加均质性,粘结料首先在混料机中混合3分钟,而后加水。混合3分钟。制备20mm×20mm×80mm水泥浆体试模,放到湿度大于90%, 温度20℃的养护箱中养护24h后,拆模后置于20℃硝酸镁水溶液中养护至预定龄期。

将养护至预定龄期的水化浆体取出,采取以下步骤处理:

(1) 用锤敲成2mm左右的小块,放入到试样瓶中,所取用量大约在5g左右,在试样中加入无水乙醇浸泡6天。

(2) 将试样从无水乙醇中倒出后放入真空干燥箱中抽虑1h。

(3) 将硬化浆体小碎片研钵体中磨至全部通过80μm筛,在研磨过程中保证试样始终在无水乙醇中。

(4) 研磨之后放在真空干燥箱中60℃干燥2h,并放入干燥器中备用。

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第三章 XRD对复合水泥浆体的物相分析

3.1 引言

水泥的水化产物主要是CSH凝胶和CH,此外还有些微晶相。用XRD可以分析水泥水化的产物。物质的XRD与物质内部晶体结构相关,每种结晶物质都有其特定的结构参数(晶体结构类型,晶胞大小,晶胞中原子、离子分子的位置和数目等),因此根据某一待测样的XRD,可以知道物质的的化学成分。实验可以通过内标法来定量分析Ca(OH)2的含量,由于仪器的问题,本实验定性地分析了水化物相。

3.2 试验

本实验选取了部分样品进行X射线衍射,14d不同龄期的样品和复掺的不同龄期共七组样品。试验的X射线仪选用Philip X 射线衍射仪,Cu Kα辐射。

实验步骤如下:

衍射仪准备及样进入操作系统 与衍射仪联机 输入参数 采集数据 保存数据 进行下一步 退出系统

图3.1 XRD的实验步骤图

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3.3 试验结果与讨论

本实验选择了各个龄期的复掺混合料及14天龄期的混合料进行了XRD分析。XRD分析表明水化产物中主要存在的晶相是氢氧化钙和少量未水化的孰料及部分掺合料的未反应的晶相。 3.3.1 龄期对水泥水化的影响

图3.2 不同龄期的复掺水泥浆体水化产物的XRD图谱

如上图所示对于复掺水泥浆体的四个不同龄期的XRD图谱进行比较表明:在四个龄期内均可发现有CH、SiO2、Aft、 CaCO3及未水化的水泥孰料等,说明了水泥水化产生了CH、Aft等晶相,同时还可以发现随龄期的增长,活性掺和料对水泥水化的影响。CH峰强度的变化可以表明二次反应的发生,而且随龄期的增长而降低。在不同龄期中均检测到了CaCO3,说明了水泥养护时的碳化是不可避免的。在CH最强峰左临的两个衍射峰是C3S和C2S,它们的峰重叠在一起,可以看到不同龄期内它们的相对强度是不同的,其中C2S的衍射峰强度随龄期的增加而增强,可以

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