硫鋁酸鈣水泥摻雜粉煤灰的水化機理研究講解及引導

1、講解人：周娟解釋幾個專業(yè)名詞解釋幾個專業(yè)名詞水泥的分類：水泥按用途及性能分為：（1）通用水泥: 一般土木建筑工程通常采用的水泥。（2）專用水泥：專門用途的水泥。（3）特性水泥：某種性能比較突出的水泥。水泥按其主要水硬性物質(zhì)名稱分為：（1）硅酸鹽水泥，即國外通稱的波特蘭水泥；（2）鋁酸鹽水泥；（3）硫鋁酸鹽水泥；（4）鐵鋁酸鹽水泥；（5）氟鋁酸鹽水泥；（6）磷酸鹽水泥（7） 以火山灰或潛在水硬性材料及其他活性材料為主要組分的水泥。解釋幾個專業(yè)名詞解釋幾個專業(yè)名詞硫鋁酸鈣水泥：主要是以無水硫（鐵）鋁酸鈣和硅酸二鈣為主要礦物組成的新型水泥。解釋幾個專業(yè)名詞解釋幾個專業(yè)名詞粉煤灰FA:是從煤燃燒后的煙

2、氣中收捕下來的細灰，粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物。我國火電廠粉煤灰的主要氧化物組成為：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。解釋幾個專業(yè)名詞解釋幾個專業(yè)名詞二者皆是混凝土中的水化硫鋁酸鈣的兩種形式；但是AFm是單硫型鋁酸鈣水化物，AFt是多硫型鈣礬石。 AFt(C6AS3H32)和AFm(C4ASH12)的區(qū)別：A代表鋁，F(xiàn)代表鐵，m代表mono-單硫t代表tri-三硫解釋幾個專業(yè)名詞解釋幾個專業(yè)名詞也被稱為克萊因鹽或者是四鐵鋁酸鈣(C4A3S)。 yeelimite輔助膠凝材料 (SCMs)：工業(yè)副產(chǎn)品（比如粉煤灰或者是礦渣等）目錄介紹介紹材料與方法材料與方法結(jié)

3、果與討論結(jié)果與討論結(jié)論結(jié)論1、介紹本文的主要目的是研究摻雜粉煤灰（FA）的硫鋁酸鈣水泥漿體在不同水化齡期的水化機理及特性。用實驗室X-射線粉末衍射，流變學研究，熱差分析，孔隙率和抗壓強度等對其水化產(chǎn)物進行測量。根據(jù)其衍射數(shù)據(jù)用Rietveld方法來分析其水化產(chǎn)物里是否含有可以量化的結(jié)晶相和整體的無定形含量。所研究的參數(shù)為 i) 質(zhì)量分數(shù)分別為0%，15%和30%的FA； ii) 加水量，水和CSA的質(zhì)量比（w/CSA=0.50和0.65），水與粘合劑的質(zhì)量比（W/B=0.50）。六個月后，研究發(fā)現(xiàn)，0%和15%的FA摻雜量w/CSA=0.50的砂漿抗壓強度是相似的,分別為 73 2 和 72

4、3 MPa。 這只是根據(jù)FA的填充效果來證明的，并沒有強有力的證據(jù)來證明這是FA和CSA的觀察反應。但這個結(jié)果證明了用FA來替代部分CSA水泥是具有的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的。 1、介紹 硫鋁酸鈣水泥在生產(chǎn)制造時，比生產(chǎn)波蘭水泥（OPC）時排放更少的 CO2，而且具有早強、早凝、抗?jié)B、耐腐蝕，低堿度等特性。主要是用來搶修、預制產(chǎn)品和混凝土地板的應用。特點2、材料與方法2.1 材料2.1.1 無水水泥的制備 本論文討論的硫鋁酸鈣水泥是由25wt% 的天然石膏，F(xiàn)級的粉煤灰，和不同濃度的水泥灰（0，15和30wt%,分別被標示為0FA,15FA和30FA）制得的混合熟料。 表一是用Magic X光譜儀

5、用二氧化硅-氧化鋁材料做的X射線熒光光譜分析（XRF）校準曲線，它顯示了三種原料的元素分析（CS10,石膏和粉煤灰）。2、材料與方法2.1 材料 水泥凈漿是在w/CSA之比為0.50和0.65，并且水/粘合劑（w/b）之比為0.50的情況下，用蒸餾水制備而成。這些水泥凈漿被放置在一個由塑料薄膜覆蓋的塑料樣品架上，并且放置在20 1 C和99%的相對濕度（RH）中養(yǎng)護3,7,28和180天。在給定的時間之后，凈漿會被分為兩個級分，以進行進一步的表征研究2.1.2. 水泥漿體制備2、材料與方法2.1 材料2.1.3. 水泥水化終止 先用瑪瑙研缽研成粉，再在Whatman系統(tǒng)中用丙酮過濾兩次，最后再

6、用乙醚。把停止水化的樣品儲藏在一個干燥器中，避免繼續(xù)發(fā)生水化和任何有可能的碳化/變更。2.2 描述2.2.2 實驗室X-射線粉末衍射 （LXRPD） 凈漿的流變用帶有溶劑并且具有疏水閥來減少蒸發(fā)的帶有鋸齒形同軸圓柱體的傳感器SV2P粘度計測量。通過控制率（CR）的測量可以得到流量曲線。2.2.1 流變行為 無水粉末的LXRPD模型，是用Rietveld方法來分析已經(jīng)停止水化的漿體及其外部所有參數(shù)。成品的所有參數(shù)包括晶胞參數(shù)，零漂移誤差，峰形參數(shù)和相位尺度。通過使用偽-福格德函數(shù)來對峰形進行軸向發(fā)散擬合。2.2.5.抗壓強度2.2.3.壓汞 在氮氣流條件下進行的。 選定漿體的孔隙率是使用康塔孔隙

7、率計通過壓汞法（MP）測定的。數(shù)據(jù)評估的假定接觸角為130。2.2.4.熱分析 粉末先機械搖勻，再制成30 30 30 mm的方形樣品，放在振動儀器上震動120下。然后將其放置于20 1 C 和相對濕度為99%中養(yǎng)護24小時。然后樣品拆模，并且再放入 20 1 C 的水中養(yǎng)護，直到進行測量。凈漿的抗壓強度在3,7,28和180天后測量，計算被壓破的三個方塊的平均值。測得的抗壓強度值需要考慮1.78的校正因素。3.結(jié)果與討論 表一顯示的是水泥 (CS10-25) 和包括ACn在內(nèi)的無水粉煤灰的RQPA（Rietveld定量相分析）。CSA水泥的ACn含量,質(zhì)量分數(shù)為15%，比OPC水泥稍微高一些

8、，質(zhì)量分數(shù)為10%，這可能是由于較低的熔結(jié)的溫度，從而導致更小的顆粒尺寸、微應變和缺陷息結(jié)晶。圖二 圖2a和b分別顯示了所有根據(jù)他們的粉煤灰含量(0, 15 and 30 wt.%)分組的漿體的粘度值與W / CSA和W / B含量。在相同的w/CSA之比下，由于總固體含量的增加，粉煤灰含量的增加，所以粘度值也會增加。w/CSA之比很高時，漿料的粘度差幾乎可以忽略不計，但是在低含水量（高固體成分）時，這種粘度的差異變得更加的明顯。 相同的w/b之比，隨著粉煤灰含量（比如w/b=0.50，并且FA含量為0,15,30%的漿體分別為1.38,0.90和0.56帕）的增加，粘度值在下降。對于相同的粘

9、度值，同一個圖里，相應的w/b之比隨著FA含量的增加，相應的w/b之比會下降。這些結(jié)果表明，在早期水化時，F(xiàn)A顯示出了比CSA更低的需水量。它的這種特性，將會使?jié){體在摻雜FA且低w/b之比下比那些不摻雜任何有可能減少水泥粘度從而增加相應的砂漿的抗壓強度值的FA具有相同的粘度值成為可能。因此，這項研究通過同時選擇w/CSA或w/b之比和FA含量使制作具有具體粘度的特定水泥成為現(xiàn)實。 表二，從DTA-TGA測量上看，600 C 到1000 C的質(zhì)量損失也是為了用來查證其內(nèi)在碳化過程。當在28天時，所有的碳化過程是細微的，但在180天時，具有高含量的FA的碳化過程卻是很明顯的。 表二顯示了所有漿體在

10、每一個水化時間的lol和總質(zhì)量理論損失值（計算值考慮了加水和石膏的Lol值和FA）。這些所有的數(shù)據(jù)被用來比較，是為了檢測樣品是否被妥善保存，看它們有沒有脫水或是吸收太多額外的水。表2還顯示了由壓汞法獲得的孔隙度值的所有漿體的7天至180天的水化。正如所料的，增加水化時間和降低水含量會導致孔隙率下降。此外，當粉煤灰添加到漿料中時，相應的孔隙度值減少，主要是由于填料的效果。圖三圖3a和b分別顯示了在3天和180天之后的具有w/CSA=0.65的漿料的15FA的Rietveld 圖。Rietveld QPA結(jié)果有效的顯示了C4A3S 和 CSH2 的反應。圖4中用硫酸基團的百分比和所有根據(jù)w/CSA

11、或w/b之比分組的硫酸鹽晶體（CRYST）樣品顯示了剩余（res）硫酸鹽的演變。圖4中，虛線表示可以結(jié)晶的最大硫酸鹽含量。圖4中也顯示出了微量硫酸鹽的載體反應相決定于w/CSA,w/b或者是另外的FA，漿體顯示出非常相似的溶解度和結(jié)晶硫酸基量。得出結(jié)論：溶解的硫酸鹽只有在某個百分比之下才能結(jié)晶可能是發(fā)生在硫酸鹽的總含量為40%的孔隙溶液或是ACn相（s）時。圖5和圖6分別按照w/ CSA 或W / B固定比率分組的兩組樣品的溶解反應和結(jié)晶，顯示了剩余鋁和鈣的演變。圖5中的虛線表示最大的能結(jié)晶預先溶解的鋁。圖7根據(jù)其W / CSA 或W / B比值，給出了從所有漿體的抗壓強度值。從數(shù)據(jù)分析，很顯

12、然，W / CSA = 0.50的砂漿比W / CSA = 0.65砂漿、W / B = 0.50產(chǎn)生更高的機械強度。4.結(jié)論所有摻雜FA混合漿體的新鮮漿料表現(xiàn)出了較低粘度值（相同的W / B）的流變學特征，因此也降低了對水的需求。通過 Rietveld定量相分析，熱分析，孔隙度和抗壓強度（凈漿）分析，本文作者將所有漿體隨時間的演變進行了研究。1、C4A3S和石膏幾乎完全發(fā)生于前三天的水化,主要的沉淀結(jié)晶相是主要部分可能是具有70-75的總鋁和總鈣含 量的35的非晶相的結(jié)合。ACn相有可能是AFm相的不完整結(jié)晶，也可能是具有化學計量且接近 AH3 和 CASH的凝膠相。2、關(guān)于貝利特的反應性，已被證明，添加較高的水可關(guān)于二鈣硅酸鹽的反應性,也可以證明添加高含量水可增強二鈣硅酸鹽反應性。3、通過增加時間，降低水含量和由于填充效應而添加的FA,按預期的趨勢影響機械強度 (較高的孔隙度低機械值)，可降低孔隙率。4、部分替代水泥與粉煤灰的CSA有兩個主要的機械性