基于超细熟料配制的掺混合材硅酸盐水泥性能研究

发布时间：2020-06-30 02:09

【摘要】：利用粉煤灰、矿渣、石灰石粉等工业废渣作为混合材替代部分熟料生产水泥具有显著的技术、经济和环保效应。由于混合材活性较低,导致大掺量混合材硅酸盐水泥硬化浆体早期强度不高,工业废渣在水泥中的应用受到了极大的限制。用超细熟料替代普通熟料生产大掺量混合材硅酸盐水泥,不仅能提高水泥熟料的有效利用率,还能改善大掺量混合材硅酸盐水泥早期强度、孔结构等性能。本文利用超细熟料(含二水石膏)分别与三种混合材(粉煤灰、石灰石粉、粒化高炉矿渣粉)配制了掺混合材硅酸盐水泥。并对三种掺混合材硅酸盐水泥的颗粒堆积密实度、净浆流动度、胶砂强度、水化产物以及干燥收缩性能进行了研究,具体内容如下:首先,利用Aim-Goff紧密堆积模型以及振实堆积密实法分别计算和测试了不同比例下超细熟料-混合材复合粉体的堆积密实度。并讨论了超细熟料-混合材复合粉体堆积密实度与净浆流动性的相关性。研究结果表明:(1)超细熟料-粒化高炉矿渣和超细熟料-粉煤灰复合粉体堆积密实度的理论计算和实际测量变化规律具有一致性,而对于超细熟料-石灰石粉复合粉体则存在一定的偏差。(2)超细熟料-混合材复合粉体达到最大堆积密实度下的掺比关系分别为:超细熟料:粒化高炉矿渣=1:9,超细熟料:粉煤灰=2:8,及超细熟料:石灰石粉=7:3。超细熟料-粒化高炉矿渣与超细熟料-石灰石粉所配制的掺混合材硅酸盐水泥在最大堆积密实度下流动性最佳,而超细熟料-粉煤灰所配制的掺混合材硅酸水泥受未燃碳的影响不符合上述规律。其次,通过对比试验研究了超细熟料-混合材和普通细度熟料-混合材硅酸盐水泥的胶砂强度、水化产物以及干缩性能。结果表明:(1)在相同水泥组成配比下,用超细熟料替代普通熟料配制的水泥具有更高的胶砂强度,尤其是早期胶砂强度提高显著,解决了大掺量混合材硅酸盐水泥早期强度低的性能缺陷,但同时也增加了早期干燥收缩率。(2)通过XRD测试结果发现,与普通熟料配制的掺混合材硅酸盐水泥相比,超细熟料-石灰石粉硅酸盐水泥水化产物中Ca(OH)_2数量减少,水化碳铝酸钙数量增多。超细熟料-粉煤灰硅酸盐水泥和超细熟料-粒化高炉矿渣粉硅酸盐水泥水化均产生了更多的C-S-H凝胶。(3)综合超细熟料-混合材硅酸盐水泥的经济性及实用性,满足GB175中强度等级32.5水泥的超细熟料-混合材比例关系分别为:超细熟料:粒化高炉矿渣=2:8,超细熟料:石灰石粉=6:4;满足GB175中强度等级42.5水泥的超细熟料-混合材比例关系为:超细熟料:粉煤灰=6:4。最后,研究了超细熟料-混合材不同比例下水泥石的孔隙率及胶砂强度。结果表明:(1)在一定掺量范围内,超细熟料掺量的增加可以降低水泥石的孔隙率。(2)在萘系减水剂的分散作用下,更能体现超细熟料对超细熟料-混合材硅酸盐水泥的充填密实效应,提高了胶砂抗压强度,且随着龄期的增长,抗压强度增长幅度越大。
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ172.1
【图文】：

不连续尺寸颗粒和连续尺寸是经典颗粒堆积理论中提出的两种颗粒分积方式，连续分布的颗粒体是由某一粒级范围内所有尺寸颗粒组成，不连续颗粒体则由该粒级范围的有限尺寸颗粒所组成[63]。Furnas 理论是典型的不连寸颗粒堆积理论，该理论认为当小颗粒恰好填入大颗粒的空隙时便形成最紧积[64]。例如有 3 种尺寸的颗粒，中颗粒应恰好填人粗颗粒的空隙，而细颗粒中、粗颗粒的空隙[64]。而在实际情况中颗粒的堆积结构常常是部分交互影响当颗粒堆积结构为部分相互影响时，颗粒间就会产生两种效应：松动效应和效应[65]。如图 1.1 和图 1.2 所示，当以大颗粒为主导地位的情况下，小颗粒充在大颗粒堆积的空隙中，并跟空隙相比大小足够大，这时小颗粒的存在会大颗粒本身的堆积结构，产生“松动效应”[64]。当小颗粒占主导地位时,围颗粒周围堆积的小颗粒会出现一些空隙，这时大颗粒的存在也会影响小颗粒积结构，产生“附壁效应”[64]。Furnas 理论适用于颗粒间无相互作用的两种颗粒混合物堆积密实度，且两种颗粒体积分数必须相差较大。

不连续尺寸颗粒和连续尺寸是经典颗粒堆积理论中提出的两种颗粒分积方式，连续分布的颗粒体是由某一粒级范围内所有尺寸颗粒组成，不连续颗粒体则由该粒级范围的有限尺寸颗粒所组成[63]。Furnas 理论是典型的不连寸颗粒堆积理论，该理论认为当小颗粒恰好填入大颗粒的空隙时便形成最紧积[64]。例如有 3 种尺寸的颗粒，中颗粒应恰好填人粗颗粒的空隙，而细颗粒中、粗颗粒的空隙[64]。而在实际情况中颗粒的堆积结构常常是部分交互影响当颗粒堆积结构为部分相互影响时，颗粒间就会产生两种效应：松动效应和效应[65]。如图 1.1 和图 1.2 所示，当以大颗粒为主导地位的情况下，小颗粒充在大颗粒堆积的空隙中，并跟空隙相比大小足够大，这时小颗粒的存在会大颗粒本身的堆积结构，产生“松动效应”[64]。当小颗粒占主导地位时,围颗粒周围堆积的小颗粒会出现一些空隙，这时大颗粒的存在也会影响小颗粒积结构，产生“附壁效应”[64]。Furnas 理论适用于颗粒间无相互作用的两种颗粒混合物堆积密实度，且两种颗粒体积分数必须相差较大。

【参考文献】

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本文编号：2734698