超膠凝水泥制備及水化性能研究.docx

1、超膠凝水泥制備及水化性能研究摘要：研究超膠凝水泥的在不同體系的混凝土的應(yīng)用效果，建立面向混凝土應(yīng)用的系統(tǒng)體系和關(guān)鍵技術(shù)。力學(xué)性能相當(dāng)?shù)那闆r下，單位體積混凝土中，采用超膠凝水泥和礦粉取代普通水泥，超膠凝水泥摻量為8.33%,水泥用量減少30.00%；采用超膠凝水泥和粉煤灰取代普通水泥，超膠凝水泥摻量為16.67%,水泥用量減少25.00%；采用超膠凝水泥、粉煤灰和礦粉取代普通水泥，超膠凝水泥摻量為8.33%,水泥用量減少30.00%o研究并分析超膠凝水泥的工業(yè)化應(yīng)用的物料流平衡，并繪制工業(yè)化應(yīng)用流程圖，奠定超膠凝水泥應(yīng)用和推廣的理論基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)。關(guān)鍵詞：超膠凝水泥；制備；水化性能研究通過對不同

2、摻量微研磨介質(zhì)對水泥顆粒的影響及能耗分析，C-0的D50為15.45um,微研磨介質(zhì)處理5min,摻量為20%和30%時(shí),D50分別為8.10um和7.08um,能耗分別為31.25千瓦-時(shí)和3571千瓦時(shí)。對比微研磨介質(zhì)摻量為20%和30%時(shí)分別處理5min時(shí)，顆粒單位粒徑減少的能耗分別為4.25千瓦-時(shí)/uni和4.27千瓦時(shí)/um,選用微研磨介質(zhì)摻量20%時(shí)，對水泥的整形效果好?；谒囝w粒激光粒度分析的結(jié)果，研究固定粉磨時(shí)間5min,表面改性劑I、II、III的最佳摻量分別為0.15%、0.025%、0.10%條件下，不同摻量的微研磨介質(zhì)協(xié)同水泥處理與微研磨介質(zhì)和水泥分別粉磨后混合，兩

3、種方式下對水泥水化程度的影響。編號CS20-1表示摻量20%的微研磨介質(zhì)、0.15%的表面改性劑I和水泥混合后粉磨5mino20%S-l表示摻量20%的微研磨介質(zhì)與摻0.15%的表面改性劑I的水泥分別粉磨5min后混合,其中，-后面的數(shù)字分別表示固定摻量的表面改性劑的種類。固定表面改性劑摻量下，水灰比為0.35,分析微研磨介質(zhì)摻量為20%和30%時(shí)，表面改性劑種類對水泥水化24h水泥水化程度的影響。與微研磨介質(zhì)和水泥混合粉磨后，表面改性劑種類對水泥的水化程度影響大小排序：111IIIo而微研磨介質(zhì)和水泥分別粉磨后，水泥水化程度明顯比協(xié)同粉磨的低。相同外加劑條件下，摻30%微研磨對水泥整形的水泥

4、水化程度比摻20%微研磨對水泥整形的水泥水化。單獨(dú)粉磨水泥與微研磨介質(zhì)，水泥摻30%的微研磨介質(zhì)與20%的微研磨介質(zhì)的水化程度大。微研磨介質(zhì)本身吸水性差，在相同水膠比條件下研究，其中，摻微研磨介質(zhì)的量越大，用于水泥水化的水會增加，參與水泥水化反應(yīng)的實(shí)際水膠比會增加。固定微研磨介質(zhì)的摻量為20%,水灰比為0.3時(shí)，研究表面改性劑摻量對水泥水化的影響。表面改性劑I促進(jìn)了水泥的水化，在24h之內(nèi)所有整形后的水泥的水化程度均明顯比C-0高。隨著表面改性劑I摻量的增加，在相同水化時(shí)間內(nèi)，水泥水化的程度對應(yīng)增加。其中表面改性劑I摻量為0.15%,水泥24h水化程度最高，接近12%。分析表面改性劑II摻量對

5、超膠凝水泥24h水化程度影響。表面改性劑II促進(jìn)了水泥的水化，在24h之內(nèi)所有整形后的水泥的水化程度均明顯比C-0高。隨著表面改性劑II摻量的增加，在相同水化時(shí)間內(nèi)，水泥水化的程度變化規(guī)律不明顯。其中表面改性劑II摻量為0.025%,水泥24h水化程度最高，接近14%。表面改性劑III促進(jìn)了水泥的水化，在24h之內(nèi)所有整形后的水泥的水化程度均明顯比C-0高。隨著表面改性劑III摻量0.10%時(shí)，水化水化程度趨于穩(wěn)定。其中表面改性劑摻量III為0.10%,水泥24h水化程度最高，超過15%。以上分析結(jié)果與第四章中不同表面改性劑對分形維數(shù)、&電位、剪切應(yīng)力和黏度的分析，得出以下結(jié)論相同：表面改性劑

6、I的最佳摻量為0.15%；表面改性劑II的最佳摻量為0.025%；表面改性劑III的最佳摻量為0.10%。采用兩種磨機(jī)（SM-500水泥試驗(yàn)?zāi)?，S和ZM-2振動(dòng)磨，Z）對C、M和CM三種物料（分別為普通水泥、微研磨介質(zhì)和摻微研磨介質(zhì)的水泥混合物），通過激光粒度分析、分形維數(shù)，研究不同物料顆粒變化，如表5-1所示，C-0的D50為15.45,分形維數(shù)D為2.0285o觀察球磨機(jī)處理的三種物料的激光粒度D50和分形維數(shù)D均出現(xiàn)規(guī)律性變化：隨處理時(shí)間的延長D50減小，分形維數(shù)D增大。而采用振動(dòng)磨處理的物料的激光粒度D50和分形維數(shù)D變化規(guī)律不明顯。為便于后期工業(yè)化生產(chǎn)，在實(shí)驗(yàn)室前期研究基礎(chǔ)上，采用球

7、磨機(jī)，不采用振動(dòng)磨對水泥進(jìn)行處理。根據(jù)分析微研磨介質(zhì)摻量和能耗之間的關(guān)系，SCM30%-5min.SCM20%-10min.SCM10%-15min與SC-20min的D50接近，顆粒D50在7um左右，能耗分別為35.71千瓦-時(shí)、62.50千瓦時(shí)、83.33千瓦-時(shí)和100千瓦.時(shí)。SCM20%-5minSCM5%-10min和SCT5min的D50接近，顆粒集中在8um,能耗分別為31.25千瓦時(shí)、52.63千瓦-時(shí)和75.00千瓦時(shí)。通過分析比較，采用的微研磨介質(zhì)摻量控制在SCM20%-5min和SCM30%-5min的每噸用電量分別比SC-15min和SC-20min減少43.75千

8、瓦時(shí)和64.29千瓦-時(shí)。根據(jù)對水泥顆粒D50及能耗綜合分析，整形時(shí)間控制在5niin。1、通過整形方式、整形時(shí)間、表面改性劑摻量、微研磨介質(zhì)摻量及摻入方式的優(yōu)選，優(yōu)化超膠凝水泥的制備方案：采用球磨機(jī)，整形時(shí)間控制在5min,表面改性劑I的最佳摻量為0.15%；表面改性劑II的最佳摻量為0.025%;表面改性劑III的最佳摻量為0.10%,微研磨介質(zhì)摻量20%,微研磨介質(zhì)與水泥混合粉磨。2、對超膠凝水泥粒度進(jìn)行分析，SA-I、SA-II、SA-III顆粒的D50分別為摻入表面改性劑I、II、III后D50粒徑分別為6.92um、683uni、6.85um,均小于7uni。觀察超膠凝水泥SEM形

9、貌發(fā)現(xiàn)水泥顆粒的形貌更加圓滑，并研究超膠凝水泥凝結(jié)時(shí)間與標(biāo)稠用水量，分析超膠凝水泥力學(xué)性能。3、分析超膠凝水泥的水化過程、水化熱特點(diǎn)，研究其水化理論，建立超膠凝水泥水化模型，總結(jié)超膠凝水泥膠凝性評價(jià)方法。微研磨介質(zhì)在超膠凝水泥漿體中有稀釋效應(yīng)、顆粒級配的改善效應(yīng)、異相成核的表面效應(yīng)。表面改性劑在超膠凝水泥中會對水泥顆粒有分散作用，使水泥顆粒發(fā)生分散。4、通過超膠凝水泥水化熱、水化產(chǎn)物熱分析、化學(xué)結(jié)合水及水化產(chǎn)物XRD和SEM分析水泥的水化程度。超膠凝水泥的第二個(gè)放熱峰與普通水泥相比，水化熱第一個(gè)放熱峰峰值均提高2mW/g,第二個(gè)放熱峰明顯增大4mW/g并提前3h左右。實(shí)驗(yàn)條件下，與普通水泥相比，超膠凝水泥水化3d的Ca(OH)2含量增加9.99%,化學(xué)結(jié)合2204%o超膠凝水泥在水化超膠凝水泥在水化3d的180d的水化程度提高達(dá)Ca(01