國外硅灰對于硅酸鹽水泥水化影響分析研究 材料學(xué)專業(yè)

摘要本文采用了硅酸鹽水泥來制作標(biāo)準(zhǔn)的硅酸鹽水泥試件，研究了養(yǎng)護(hù)條件以及硅灰摻量對于硅酸鹽水泥水化性能以及微觀產(chǎn)物的影響。在此基礎(chǔ)上，研究了低溫情況下硅灰對于硅酸鹽水泥性能的影響。以及硅灰對于硅酸鹽水泥水化產(chǎn)物和力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明：硅灰摻量的提高可以明顯提高普通硅酸鹽水泥早期抗壓、抗折強(qiáng)度，改善普通硅酸鹽水泥耐久性及耐水性能。當(dāng)硅灰摻量為8%時，普通硅酸鹽水泥抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到最大值。水化結(jié)果表明，養(yǎng)護(hù)機(jī)制可以明顯的影響普通硅酸鹽水泥水化產(chǎn)物含量，低溫養(yǎng)護(hù)狀態(tài)下的普通硅酸鹽水泥水化產(chǎn)物變化較大，進(jìn)而影響普通硅酸鹽水泥的抗壓、抗折強(qiáng)度。關(guān)鍵詞：硅酸鹽水泥；水化性能；低溫；硅灰AbstractInthispaper,ordinaryportlandcementwasusedtomakestandardportlandcementspecimens.Theeffectsofcuringconditionsandsilicafumecontentonhydrationpropertiesandmicroscopicproductsofportlandcementwerestudied.Onthebasisofthis,theeffectofsilicafumeonthepropertiesofportlandcementatlowtemperaturewasstudied.Andtheeffectofsilicafumeonhydrationproductsandmechanicalpropertiesofportlandcement.Resultsshowthat,Theincreaseofsilicafumecontentcanobviouslypromotetheearlycompressiveandflexuralstrengthofordinaryportlandcementandimprovethedurabilityandwaterresistanceofordinaryportlandcement.Whenthecontentofsilicafumeis8%,thecompressivestrengthofordinaryportlandcementcanreachthemaximum.Thehydrationresultsshowthatthecuringmechanismcanobviouslyaffectthecontentofhydrationproductsofordinaryportlandcement.thehydrationproductsofordinaryportlandcementchangegreatlyunderlowtemperaturecuring,thusaffectingthecompressivestrengthandflexuralstrengthofordinaryportlandcement.Keywords:portlandcement;Hydrationperformance;Lowtemperature;Silicafume目錄摘要 IAbstract II目錄 III1緒論 11.1研究的目的和意義 11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 21.2.1國外硅灰對于硅酸鹽水泥水化影響的研究現(xiàn)狀 21.2.2國內(nèi)硅灰對于硅酸鹽水泥水化影響的研究現(xiàn)狀 31.4目前存在的問題 41.5研究內(nèi)容 51.6技術(shù)路線 52試驗材料及測試方法 72.1主要試劑 72.1.1普通硅酸鹽水泥 72.1.2硅灰 72.1.3砂子 82.1.4水 82.1.5減水劑 82.2試驗儀器 82.3試驗配合比設(shè)計 82.4試驗方法 92.4.1樣品以及溶液制備 92.4.2力學(xué)性能測試 102.4.3水泥水化熱試驗 102.5試驗方案 113普通硅酸鹽水泥力學(xué)性能的研究 123.1硅灰摻量對普通硅酸鹽水泥強(qiáng)度的影響 123.1.1硅灰摻量對普通硅酸鹽水泥抗壓強(qiáng)度的影響 123.1.2硅灰摻量對普通硅酸鹽水泥抗折強(qiáng)度的影響 143.2養(yǎng)護(hù)機(jī)制對普通硅酸鹽水泥強(qiáng)度的影響 164普通硅酸鹽水泥水化熱研究 194.1水化放熱測試 194.1.1試樣制備 194.1.2測試步驟 194.2試驗方案設(shè)計 204.2.1硅灰摻量對普通硅酸鹽水泥水化熱的影響 204.2.2溫度對普通硅酸鹽水泥水化熱的影響 205結(jié)論 23致謝 24參考文獻(xiàn) 25附錄A 27附錄B 311緒論1.1研究的目的和意義在當(dāng)今社會飛速發(fā)展的今天,高樓大廈日益迭起。身處在北方的我們,因為冬季的低溫環(huán)境,導(dǎo)致可施工時間短,并不能追趕上社會日益發(fā)展的步伐。在技術(shù)不斷更新發(fā)展的現(xiàn)在,新材料新能源層出不窮,到建筑行業(yè)始終離不開水泥砂漿,砂漿作為建筑材料的最基本組成,已經(jīng)擁有百年歷史。1824年,英國利茲的一個施工人員阿斯普丁(Aspdin)首先取得發(fā)明專利“波特蘭”水泥。十九世紀(jì)中旬,法國園丁Moniye(MaNER)發(fā)明了水泥技術(shù)。這開辟了鋼筋砂漿的先行者。自改革開放以來,我國經(jīng)濟(jì)和人民生活水平已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化。在這個過程中,混凝地球的貢獻(xiàn)是必不可少的。在三峽大壩,青海西藏鐵路,武廣高鐵港珠澳大橋等一系列重大工程建設(shè)中。硅灰是在冶煉工業(yè)硅時產(chǎn)生的粉末，硅灰是由0.01~0.06微米的球形顆粒組成的超細(xì)粉末,平均顆粒粒徑為0.1~0.2微米,水泥顆粒的平均粒徑僅為1%。表面積約為水泥的100倍。硅灰中的無定形二氧化硅具有很高的火山灰活性。與水泥水化生成的氫氧化鈣反應(yīng)生成鈣硅比的C-S-H凝膠,填充了砂漿的孔隙。硅灰的顆粒水泥顆粒在水泥基材料中的分布可以得到改善,使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加合理,對顆粒級配起到一定的調(diào)節(jié)作用。硅灰粉均勻分布在膠凝材料中。在水合過程中,可以起到類似的成核作用,以提高水合凝膠的含量,使其分布更均勻。用硅灰代替水泥可以提高水泥基材料在室溫下的水化速率,分析膠凝材料的相組成并觀察其微觀結(jié)構(gòu)。水泥漿體的水化熱主要通過水化量熱法和熱重法測定。水化熱法是一種無需其它化學(xué)試劑和無污染的簡單測試方法。其原理是在特定環(huán)境下對水泥砂漿進(jìn)行水合,然后根據(jù)水泥的熱損失量和熱損失量,得到不同齡期水泥的水化熱。水化熱法是與純水泥的融化過程有關(guān)的，可是這個辦法用于純水泥的整體復(fù)合的計算有非常重要的作用。因為在這里面加入一些活性試劑,主要包括粉煤灰或者其他物質(zhì),可以發(fā)生一些物化的性質(zhì)改變，將會影響水泥的性質(zhì)。熱重法的具體操作是利用溫度的改變，控制所測量材料的性質(zhì)的一門測量方法。利用熱重法可以計算出熱重關(guān)系函數(shù)，進(jìn)而畫出熱重的曲線關(guān)系。曲線的繪制是將質(zhì)量作為曲線的豎軸，以T作為曲線的橫軸，由左向右T的數(shù)值越來越大。通過質(zhì)量的數(shù)據(jù)分析可以得出熱量和水含量散失結(jié)果,進(jìn)而進(jìn)行分析。因此,本文在將采用以上兩種方法對實(shí)驗進(jìn)行分析。系統(tǒng)的研究硅灰摻量及不同溫度條件對砂漿水化過程的影響。為低溫養(yǎng)護(hù)制度下硅酸鹽水泥膠凝材料的水化性能提供理論參考依據(jù)。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前,硅灰已經(jīng)普遍使用于水泥砂漿材料中,在現(xiàn)有的研究中,大多數(shù)的學(xué)者的研究都基于常溫養(yǎng)護(hù)的前提,對于低溫條件下的砂漿水化的研究相對于較少,但我國北方的很多地區(qū),每年將有長時間的低溫天氣,這無疑將影響工作進(jìn)程。需要盡快形成完備的理論體系。1.2.1國外硅灰對于硅酸鹽水泥水化影響的研究現(xiàn)狀[1]的研究結(jié)果表示,一旦Si灰和水泥的原材料之間發(fā)生化學(xué)變化時，它能夠快速的溶解到Ca（OH）2內(nèi)，變成結(jié)構(gòu)與原先不一樣的Si灰狀的粉粒。這種新制備成的物質(zhì)，是一種多晶硅材料，其Ca的相對含量不高，能夠當(dāng)成一般的材料。并且，Ca元素以及-OH離可以短時間內(nèi)在這種水泥的復(fù)合物中提取出。Ca元素的含量降低大大的縮短了水變成熱量的時間，增加了Si灰的水化熱能力。查特基等[2]人的研究表明,水泥顆粒表面會在水泥-硅灰兩種水泥基材料中包圍100000硅灰顆粒,阻礙水泥顆粒與水的接觸,防止低水下的水化反應(yīng)。膠水比,但在高水膠比條件下,硅粉顆粒將是大量的水。因此,硅灰不會被硅灰所包圍,因此硅灰對水化反應(yīng)的抑制作用隨著水灰比的增加而減小。W.Langan[3]的研究表明,在高水灰比條件下,Si粉減少了水泥的原材料的化時間，如果水和灰存在的含量不高，那么水泥基的的水化時間就會縮短。通常來說，水與灰的比例不高的時候，Si灰內(nèi)的在不同的時間段表現(xiàn)的作用也就不同。通常有促進(jìn)作用或者抑制作用。KUMAR和DELLAM.ROY[4]研究了不同細(xì)度硅酸鹽水泥的水泥漿體和砂漿。介紹了水泥與硅灰摻混10%以上的效果。采用熱種、水熱、X射線衍射、掃描電鏡、抗壓強(qiáng)度、顯微硬度等方法對水泥漿體進(jìn)行了評價。研究表明,硅灰的加入可以提高現(xiàn)有硅酸鹽水泥的性能和強(qiáng)度。S.CHATTERJI和J.W.JEFFERY[5]用電子光學(xué)和X射線衍射技術(shù)研究了不同4種不同類型硅酸鹽水泥的早期水化過程.觀察到,在除了低熱水泥外,在水解三小時后幾乎沒有鈣礬石形成,并且水泥中存在比實(shí)驗室的更具反應(yīng)性。1.2.2國內(nèi)硅灰對于硅酸鹽水泥水化影響的研究現(xiàn)狀韓建國、閆培渝[6]利用差分的水化量測試儀分析了在一定的溫度下在低溫時，的情況時，水泥純度高的材料和Si粉具有不用的水化熱的特點(diǎn)。李占印等[7]實(shí)驗表明,含10%硅灰的膠凝材料的水化熱比同一基準(zhǔn)水泥高5%~6%。10%齡硅灰水泥基材料的最終水化熱比100%基準(zhǔn)水泥高15kJ和kg,m值越大,早期水化速率越快,水化熱越高。這是因為硅灰的細(xì)度很細(xì),水化反應(yīng)活性高,水泥水化可以在早期加速,但水化熱的百分比小于滲透值。葛燦燦[8]研究得出:根據(jù)溶解熱測定原理,采用水泥水化熱法測定了高比較了各種礦物摻合料(粉煤灰、礦粉、硅灰)和摻合料(減水劑、膨脹劑、收縮劑、內(nèi)固化劑)對高性能砂漿中水泥水化熱的影響,并對不同摻量的水化熱進(jìn)行了控制。組件進(jìn)行比較。礦物摻合料是降低水化熱的理想材料。由于大量取代了水泥,降低水化熱的效果明顯,但降低程度各不相同。在摻量相同的情況下,對水化熱降低程度的大小為:粉煤灰>礦粉>硅灰。戴銀所[9]將5%硅灰摻入水泥中,用28d對硅灰水泥進(jìn)行水合。通過SEM觀察和分析了水化產(chǎn)物的形態(tài)。28d水化后,水化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)為松散的未水化水泥顆粒。規(guī)則排列的氫氧化鈣晶體;在5%硅灰水泥漿中,水化產(chǎn)物幾乎為膠狀物,未發(fā)現(xiàn)結(jié)晶完全鈣礬石和氫氧化鈣晶體,水化產(chǎn)物沒有規(guī)則形狀。尺寸很小,硬化體呈現(xiàn)一體化結(jié)構(gòu),凝膠化水化產(chǎn)物不分散。鄒迪等[10]實(shí)驗表明,在硅膠摻量增加的情況下,硅粉的摻量增加了5%左右,快速生長期和第二峰點(diǎn)提前1h左右。在相同的水膠比下,隨著硅粉含量的增加,收縮值增加。當(dāng)硅灰量增加到10%時,各試樣的收縮值增大最大。在0.4的水膠比下,7d齡15%硅粉的自收縮和干縮值分別提高了120.4%和69.80%,在0.5水膠比的情況下,400%和54.46%分別增加了400%和54.46%。黃智德[11]通過試驗將復(fù)摻不同摻摻入粉煤灰和硅粉摻合料砂漿在低溫下?lián)胶狭?分析砂漿強(qiáng)度的發(fā)展趨勢。結(jié)果表明,在低溫條件下,摻合適當(dāng)摻合料和摻合料的砂漿的抗壓強(qiáng)度可以穩(wěn)定地變化。當(dāng)砂漿中硅灰摻量達(dá)到10%時,7d的抗壓強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的72%,低溫7d的7d強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的110%,損失率不顯著。聶強(qiáng)等[12]分析不同摻合料的化學(xué)成分及其對水泥水化影響的不同,外加劑的顆粒形狀與比表面積有關(guān)。分析了粉煤灰、磷渣、粉煤灰和硅灰對水泥水化熱的影響。劉軍等[13]通過恒溫負(fù)溫、負(fù)溫轉(zhuǎn)正、溫和自然變化負(fù)溫作為維護(hù)機(jī)制,對不摻任何外加劑進(jìn)行了試驗。加入傳統(tǒng)防凍劑。研究了低溫早強(qiáng)劑和高效引氣減水劑配摻礦物摻合料對低溫條件下強(qiáng)度發(fā)展的影響。邵翔[14]通過幾種水泥水化采用熱分析法(圖像分析、水化熱法、化學(xué)結(jié)合水法、水化動力學(xué)法等)測定水泥水化過程,研究各種因素對水泥性能的影響。水化的影響有著重要作用。不同的水泥水化程度測定方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)及其適用條件。選擇合適的方法進(jìn)行測定能夠減小誤差,提高效率。溶解熱原理是由物理化學(xué)中的蓋斯定律得來的，也就是化學(xué)變化的熱效應(yīng)與其他因素沒有關(guān)系，紙盒反應(yīng)體系的始末狀態(tài)有關(guān)系，同時和化學(xué)反應(yīng)的式子也沒有關(guān)系。處于量熱計的附近時，把水泥放在某種濃度溶液中，并調(diào)節(jié)溶液Ph小于7，在某種溶液中測量兩種狀態(tài)的水泥，分析溶解熱的差異別，也就是水化熱。侯旭良等[15]使用灰砂比不同的砂漿進(jìn)行實(shí)驗，利用電通量法與氣體滲透試驗，討論出2種辦法在實(shí)際應(yīng)用的選擇問題。實(shí)驗的結(jié)果表示，,水泥砂漿的抗?jié)B性能與水膠比和摻合料種類有關(guān)系。1.4目前存在的問題目前傳統(tǒng)的對于砂漿的水化研究多從施工工藝及物料間的配比的角度探討砂漿的各項工作性能指標(biāo),缺乏從溫度角度的分析。由于對砂漿的水化反應(yīng)研究大多基于常溫養(yǎng)護(hù)的前提,缺少了對低溫條件下砂漿水化反應(yīng)的研究。摻入硅灰的砂漿的水化過程有待進(jìn)一步研究。且水化反應(yīng)是一個較為復(fù)雜的物理化學(xué)過程,特別是在摻入了不同含量的硅灰之后的砂漿的水化反應(yīng)過程有待進(jìn)一步的研究。通常對于硅酸鹽水泥的微觀結(jié)構(gòu)的研究大多數(shù)都是基于常溫的養(yǎng)護(hù)前提，缺少在低溫養(yǎng)護(hù)環(huán)境下對水泥水化情況的研究。特別是在不同的負(fù)溫機(jī)制下，摻入礦物摻合料的水泥的水化性能。硅酸鹽水泥的水化過程是較為復(fù)雜的過程,通常摻入礦物摻合料研究的都是施工性能。而少有研究其水化性能，尤其是負(fù)溫情況下的硅酸鹽水泥硅灰的水化性能。1.5研究內(nèi)容在前人假設(shè)和理論的基礎(chǔ)上,用水化微量量熱儀測定了水泥砂漿的水化熱和放熱率。研究了砂漿早期水的溫度系統(tǒng)和硅灰的粒徑和性能的影響。(1)不同低溫養(yǎng)護(hù)條件下硅灰對砂漿水化性能影響的研究將已經(jīng)拌和好的砂漿材料分別養(yǎng)護(hù)在溫度條件為-10℃,-20℃,20℃,條件下,得到水化產(chǎn)物,分別采用水化熱儀法、熱重法,計算出水化產(chǎn)物的結(jié)合水質(zhì)量,并研究不同溫度下砂漿早期水化情況。(2)不同摻量的硅灰對砂漿水化性能影響的研究低溫條件下,將摻量為的硅灰摻入到砂漿中,得到水化產(chǎn)物。采用水化熱法,據(jù)水化產(chǎn)物的質(zhì)量損失,計算水化產(chǎn)物的結(jié)合水質(zhì)量,研究不同摻量硅灰對砂漿早期水化性能的影響。1.6技術(shù)路線為研究低溫情況下硅灰對砂漿的微觀結(jié)構(gòu)以及水化性能的影響，本文結(jié)合物相分析及宏觀性能分析。在測試硅灰砂漿抗折抗壓強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，來分析水泥摻入硅灰后在不同養(yǎng)護(hù)條件下生成的水化產(chǎn)物。旨在產(chǎn)物以及原料上，優(yōu)化硅灰砂漿的性能，提普通硅酸鹽水泥的耐酸性。試驗研究路線如圖1.1。

摻合料的選取與制備摻合料的選取與制備標(biāo)準(zhǔn)試件的制作以及養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)試件的制作以及養(yǎng)護(hù)性能測試性能測試抗壓抗折強(qiáng)度測定水化性能測定抗壓抗折強(qiáng)度測定水化性能測定數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析圖1.1試驗研究路線

2試驗材料及測試方法2.1主要試劑本試驗中使用到的試劑以及一些原料，具體生產(chǎn)廠家詳見下表，詳細(xì)介紹請見下文：2.1.1普通硅酸鹽水泥由鞍山冀東水泥有限公司生產(chǎn)的盾石牌普通硅酸鹽水泥。其主要化學(xué)成分如圖2.1。表2.1硅酸鹽水泥的化學(xué)成分表2.1.2硅灰硅灰（又名微硅粉，）是鐵合金在冶煉硅鐵和工業(yè)硅（金屬硅）時，礦熱電爐內(nèi)產(chǎn)生出大量揮發(fā)性很強(qiáng)的二氧化硅的硅氣體，氣體排放后與空氣迅速氧化冷卻凝結(jié)而成。2.1.3砂子砂子在水泥中硅酸鹽主要是作為骨料摻加進(jìn)去的，一般中砂是首要的選擇。本試驗中選擇的是普通的河砂，經(jīng)過一定的篩選，粒徑在0~3mm。2.1.4水制備硅酸鹽水泥時，對水的要求還是比較高的。不能選用雜質(zhì)過多的水，否則就會影響硅酸鹽水泥凝結(jié)時間以及強(qiáng)度，因此本試驗中所選用的水均為沈陽市的自來水。2.1.5減水劑減水劑作為一種在建筑行業(yè)廣泛使用的外加劑，它的應(yīng)用具有重要的意義。有效的減少砂漿中單位體積的用水量，其原理是利用減水劑能夠?qū)ι皾{表面改性，進(jìn)而影響其親水性能與疏水性能，從而達(dá)到節(jié)省用水的效果。本次試驗研究在低溫環(huán)境下硅灰對砂漿水化性能的影響，為了保證試驗更好的進(jìn)行，本次所選減水劑為聚羧酸減水劑，性能指標(biāo)達(dá)到了GB/T633-1994的要求，能夠保證試驗順利進(jìn)行。2.2試驗儀器本試驗中所使用主要設(shè)備儀器列于表2.2，具體生產(chǎn)廠家以及型號請見下表：表2.2試驗所用設(shè)備儀器儀器名稱型號廠家水泥膠砂攪拌機(jī)JJ-5型上海路達(dá)儀器試驗有限公司水泥膠砂振實(shí)臺ZS-15型河北大宏試驗儀器有限公司微機(jī)控制抗折抗壓試驗機(jī)YAW-300D型濟(jì)南新時代試金儀器有限公司電子天平JA5001型上海浦春計量儀器有限公司2.3試驗配合比設(shè)計在進(jìn)行正式試驗之前，通過觀察砂漿拌合后的性能及其狀態(tài)對水灰比進(jìn)行調(diào)整，最終將水灰比確定為0.44，《水泥水化熱測定方法》（GB/T12959-2008）對水泥水化熱試驗做出了明確要求，所以將砂率定為0.33，膠砂總量為2000g，固定水灰比改變硅灰摻量，將試件養(yǎng)護(hù)在試驗所選擇的三個養(yǎng)護(hù)制度下的每個溫度中。根據(jù)實(shí)際的施工經(jīng)驗將硅灰的摻量定為3%，6%、8%、10%與普通硅酸鹽水泥試件作對比，組成5組配比。設(shè)計的試驗所用配合比見表2.3。表2.3砂漿配合比試件編號硅灰替代比水泥（g）硅灰（g）砂子（g）水（g）外加劑（g）1050001500220523485151500220536470301500220548460401500220551045050150022052.4試驗方法2.4.1樣品以及溶液制備（1）按照計算好的配比，來制作鈷酸鹽水泥試樣，尺寸大小為40mm×40mm×160mm。步驟如下：（a）將硅灰、普通硅酸鹽水泥、減水劑、砂子和水按照計算好的配比進(jìn)行精準(zhǔn)的配制，同時控制好試驗的稱量誤差。（b）將配制好的干料倒入至攪拌鍋內(nèi)，后開啟水泥膠砂攪拌機(jī)，干攪30s，直至干料攪拌完全。倒入已經(jīng)稱量好的水溶液，慢速攪拌30s，之后開啟高檔位，快速攪拌1分鐘。（c）將攪拌好的水泥漿料快速的倒入模具內(nèi)，隨后放在水泥膠砂振實(shí)臺振實(shí)1min后，將其放在常溫下靜置24h左右，將其脫模。（2）配制減水劑溶液。步驟如下：（a）用天平稱量已經(jīng)計算好減水劑的質(zhì)量，期間注意不要飛濺到自己的手上，將減水劑放置到已經(jīng)稱量好的水中，并且不時的沿著順時針方向攪拌。2.4.2力學(xué)性能測試選用濟(jì)南新時代試金儀器有限公司生產(chǎn)的YAW-300型號的微機(jī)控制恒壓應(yīng)力壓力機(jī)，該機(jī)器由控制器和液壓機(jī)、計算機(jī)控制系統(tǒng)三部分組成，主要應(yīng)用于砂漿膠凝材料試件的抗折及抗壓強(qiáng)度測試。（1）主要儀器設(shè)備：水泥膠砂攪拌機(jī)、微機(jī)控制抗折抗壓試驗機(jī)等；（2）參照標(biāo)準(zhǔn)：抗壓和抗折性能參考GB/T8170-2008《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗方法ISO法》進(jìn)行。將測試后的數(shù)值進(jìn)行分析，將不合格的數(shù)值剔除，數(shù)據(jù)波動較大的重新進(jìn)行試驗。（3）測試方法（a）凈漿強(qiáng)度的測試：試件尺寸為40mm×40mm×160mm，置于20±5℃、相對濕度70％環(huán)境下自然養(yǎng)護(hù)，24h后脫模，測定其7d抗壓強(qiáng)度，每組3個試樣測試后取平均值。（b）膠砂強(qiáng)度測試：成型40mm×40mm×l60mm，置于20±5℃、相對濕度70％環(huán)境下自然養(yǎng)護(hù)，15min后脫模，測定其7d的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，每組3個試樣測試后取平均值。（4）結(jié)果處理為了準(zhǔn)確性，選擇三個試塊的強(qiáng)度測與平均值相差試數(shù)據(jù)平均值作為試驗最后的記錄數(shù)據(jù)。如果當(dāng)三個試塊中的任意一個值與平均值相差±10%的時候，就應(yīng)該剔除這個數(shù)據(jù)，將剩余兩個試塊的平均值作為本組數(shù)據(jù)的強(qiáng)度最終測試結(jié)果。但是當(dāng)這兩個試塊的任意一個值與平均值相差±10%的時候，就應(yīng)當(dāng)重新做這一組試驗。2.4.3水泥水化熱試驗（1）試驗原理由于砂漿水化過程中會釋放出熱量，便利用恒溫環(huán)境下，直接測量每一個環(huán)境下的溫度變化，并計算出該環(huán)境下散失和積蓄的熱量總和，進(jìn)而推算出砂漿在各個時段內(nèi)的水化熱。（2）試驗步驟首先，在試驗前，需要對水泥水化熱儀的溫度傳感器進(jìn)行校正，使其設(shè)定溫度與顯示溫度在至少1h差值不超過±0.01℃。在進(jìn)行試驗的24h前提前打開電腦及水泥水化熱測定儀器，將其恒溫水槽設(shè)定至試驗所需溫度，并將試驗所需原材料、攪拌用設(shè)備及熱量儀等部件放入已經(jīng)恒溫24h的保溫設(shè)備中保溫24h，讓其溫度保持恒定。試驗開始后需要將原材料迅速地倒入攪拌鍋中拌合，然后將拌合后的砂漿砂漿移動到塑料套筒內(nèi)并將其放置在水泥水化熱測定儀的保溫瓶內(nèi)，把軟木塞蓋嚴(yán)實(shí)，并插入溫度傳感器，并對二者接口處進(jìn)行蠟封。將保溫瓶固定在支架上，防止其掉落。計算機(jī)將自動記錄數(shù)據(jù)，通過軟件將其轉(zhuǎn)化成水化速率和放熱量。結(jié)果的計算與分析根據(jù)收集的試驗數(shù)據(jù)，在繪圖軟件中輸入原始數(shù)據(jù)，繪制出不同的曲線，分析不同溫度下砂漿的水化進(jìn)程。2.4.4水化放熱測試（1）試樣制備原料為硅酸鹽水泥和硅灰?？傇嚇?0g，硅灰分別占膠凝材料0、3%、6%、8%、10%，水膠比w/c=0.44，m的質(zhì)量通過公式(4.1)來確定。（4.1）式中：參比蒸餾水的質(zhì)量，g;硅酸鹽水泥的質(zhì)量，g;硅灰的質(zhì)量，單位為g;配比水的質(zhì)量，單位為g；硅酸鹽水泥的比熱容，；硅灰的比熱容，；水的比熱容，。（2）測試步驟水化熱測試采用微量熱儀，依據(jù)GB2022-80水泥水化熱試驗方法（直接法）進(jìn)行試驗，在試驗前將儀器在設(shè)定溫度下穩(wěn)定6-8h，用注射器將規(guī)定劑量的去離子水注入盛樣瓶的安培瓶，同時打開攪拌器，慢慢攪拌10s。試驗時保持水化溫度恒定。每一分鐘記錄一次數(shù)據(jù)。2.4.5硅灰摻量對普通硅酸鹽水泥水化熱的影響本試驗研究不同硅灰摻量對砂漿的水化放熱的影響，為預(yù)測砂漿的水化特征提供數(shù)據(jù)支持與試驗支撐。選取5g膠凝材料作為基準(zhǔn)，水灰比固定為0.44，硅灰的配比分摻入普通硅酸鹽水泥的摻量分別為0、3%、6%、8%、10%。砂漿水化放熱試驗方案如表4.1所示。表4.1砂漿水化放熱測試方案編號硅灰摻量/g水泥質(zhì)量/g10520.154.8530.34.740.44.650.54.52.5試驗方案本試驗分別對不同摻量硅灰進(jìn)行試驗，每個配比有5個不同的組分，分別是：不摻硅灰的純普通硅酸鹽水泥試件1組，剩余摻加硅灰的4組普通硅酸鹽水泥試件中的硅灰摻量分別為3%、6%、8%、10%。其中砂子均為1500g，膠砂比為0.33，水膠比為0.44。將普通硅酸鹽水泥放在三種不同養(yǎng)護(hù)機(jī)制中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，分別是標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)狀態(tài)下、-10℃以及-20℃，并且養(yǎng)護(hù)至一定的齡期。達(dá)到養(yǎng)護(hù)齡期之后對其進(jìn)行抗壓抗折強(qiáng)度測試，并對其數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)記錄。

3普通硅酸鹽水泥力學(xué)性能的研究水泥強(qiáng)度的測定是水泥的性能檢測評定中不可或缺的一項，也是非常重要的一項。強(qiáng)度的大小將會直接影響到水泥的耐久性能以及水化性能等。而作為現(xiàn)在應(yīng)用最為廣泛的普通硅酸鹽，研究普通硅酸鹽水泥的力學(xué)性能影響因素就成了至關(guān)重要的一項，這在工程中也是具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義的。因此本章節(jié)主要從以下方面來檢測普通硅酸鹽水泥的力學(xué)性能：硅灰摻量、養(yǎng)護(hù)齡期、養(yǎng)護(hù)機(jī)制。并且將抗壓強(qiáng)度高低作為主要的評定標(biāo)準(zhǔn)，而抗折強(qiáng)度僅作為輔助參考。3.1硅灰摻量對普通硅酸鹽水泥強(qiáng)度的影響表3.1不同溫度下養(yǎng)護(hù)7d時摻入不同摻量硅灰的普通硅酸鹽水泥的抗壓強(qiáng)度編號溫度硅灰摻量抗壓強(qiáng)度A120℃05.8A237.2A367.5A488.1A5105.3B1-10℃02.6B232.1B363.4B483.7B5103.0C1-20℃02.8C233.4C363.6C483.0C5102.13.1.1硅灰摻量對普通硅酸鹽水泥抗壓強(qiáng)度的影響因為普通硅酸鹽水泥為不可再生資源且被廣泛應(yīng)用，所以很多時候我們會在普通硅酸鹽水泥中摻加硅灰來降低使用數(shù)量。不光如此，硅灰等摻合料還可以在一定程度上改善砂漿的耐久性。因此，很多工程建設(shè)中都會在普通硅酸鹽水泥中摻加硅灰，以此改善普通硅酸鹽水泥的性能相關(guān)研究表明，摻入硅灰的普通硅酸鹽水泥試塊在養(yǎng)護(hù)7d時強(qiáng)度比較高，因此我們在進(jìn)行普通硅酸鹽水泥抗壓性能試驗設(shè)計時，以養(yǎng)護(hù)齡期7d為基準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計。而下圖我們采用的是將硅灰摻量作為變量，來分析數(shù)據(jù)。圖3.120℃下標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7d時摻入不同摻量硅灰的普通硅酸鹽水泥的抗壓強(qiáng)度圖3.1給出的是在標(biāo)準(zhǔn)條件下，養(yǎng)護(hù)7d齡期時不同硅灰摻量的普通硅酸鹽水泥的抗壓強(qiáng)度。從圖3.1可以看出，當(dāng)硅灰摻量為6%時，抗壓強(qiáng)度達(dá)到7.5MPa,與未摻入硅灰的相比較抗壓輕度提高了29.3%，發(fā)展趨勢最為穩(wěn)定，呈現(xiàn)不斷上升的趨勢，并且當(dāng)硅灰摻量為8%時，強(qiáng)度值為所有配比中最高,達(dá)到了8.1MPa，較未摻入硅灰的相比抗壓強(qiáng)度提升了39.7%，但由強(qiáng)度的發(fā)展趨勢可以得知強(qiáng)度發(fā)展并不穩(wěn)定，并且早期的抗壓強(qiáng)度發(fā)展十分緩慢，后期抗壓強(qiáng)度發(fā)展較快；當(dāng)硅灰摻量為10%時，普通硅酸鹽水泥試塊的抗壓強(qiáng)度普遍低于同養(yǎng)護(hù)制度下不同硅灰摻量的其他組試件。也就是說當(dāng)硅灰摻量為8%是所有普通硅酸鹽水泥試件中抗壓強(qiáng)度最好的一組。因此，硅灰摻量值會影響到普通硅酸鹽水泥的強(qiáng)度發(fā)展。圖3.2-10℃下養(yǎng)護(hù)7d時摻入不同摻量硅灰的普通硅酸鹽水泥的抗壓強(qiáng)度圖3.2給出的是在-10℃的養(yǎng)護(hù)環(huán)境下，養(yǎng)護(hù)7d齡期時不同硅灰摻量的普通硅酸鹽水泥的抗壓強(qiáng)度。在養(yǎng)護(hù)溫度為-10℃的情況下，只有在摻入3%硅灰時抗壓強(qiáng)度有著小幅度下降，其余摻量的硅灰摻入普通硅酸鹽水泥中抗壓強(qiáng)度都有著不同程度的提高。當(dāng)硅灰摻量達(dá)到8%時，抗壓強(qiáng)度達(dá)到峰值3.7MPa,較摻入硅灰的普通硅酸鹽水泥的抗壓強(qiáng)度提高了42.3%，盡管當(dāng)硅灰摻量從8%提高到10%，抗壓強(qiáng)度有所下降，但其抗壓強(qiáng)度較未摻入硅灰的普通硅酸鹽水泥仍有著很大的提升。說明硅灰的摻入起到了增加砂漿抗壓強(qiáng)度的作用，但這種作用在逐步減弱。但不可否認(rèn)，硅灰對砂漿抗壓強(qiáng)度的改善有著顯著的效果，不同摻量的硅灰使砂漿的抗壓強(qiáng)度出現(xiàn)不同程度的增長。圖3.3-20℃下養(yǎng)護(hù)7d時摻入不同摻量硅灰的普通硅酸鹽水泥的抗壓強(qiáng)度圖3.3給出的是在-20℃的養(yǎng)護(hù)環(huán)境下，養(yǎng)護(hù)7d齡期時不同硅灰摻量的普通硅酸鹽水泥的抗壓強(qiáng)度。在養(yǎng)護(hù)溫度為-20℃的情況下，摻入6%硅灰的普通硅酸鹽水泥的抗壓強(qiáng)度達(dá)到峰值3.6MPa，說明硅灰的摻入在-20℃時仍舊起到了增加砂漿抗壓強(qiáng)度的作用，但這種作用在逐步減弱，當(dāng)硅灰摻量從6%增加到8%時，抗壓強(qiáng)度不斷下降，但硅灰對砂漿抗壓強(qiáng)度仍有適度的改善，當(dāng)硅灰摻量從8%增加到10%時，抗壓強(qiáng)度持續(xù)下降，其強(qiáng)度值2.8MPa低于未摻入硅灰的普通硅酸鹽水泥的抗壓強(qiáng)度2.1MPa。說明當(dāng)硅灰摻量在8%時達(dá)到最好效果。綜上所述，硅灰的摻入在不同溫度情況下均能夠使砂漿抗壓強(qiáng)度有所提升，有著良好的改善效果。即使是負(fù)溫環(huán)境中，也能夠很好地發(fā)揮作用。3.1.2硅灰摻量對普通硅酸鹽水泥抗折強(qiáng)度的影響通常情況中，評價普通硅酸鹽水泥強(qiáng)度主要是依據(jù)抗壓強(qiáng)度來評定的。但是本文也會相應(yīng)的參考普通硅酸鹽水泥的抗折強(qiáng)度，不過這只作為參考。表3.2不同溫度下養(yǎng)護(hù)7d時摻入不同摻量硅灰的普通硅酸鹽水泥的抗折強(qiáng)度編號溫度硅灰摻量（％）抗折強(qiáng)度（MPa）A120℃02.0A232.5A362.6A482.9A5102.1B1-10℃01.5B231.7B362.3B482.6B5101.3C1-20℃02.0C232.2C362.3C482.2C5101.1圖3.4標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7d時摻入不同摻量硅灰的普通硅酸鹽水泥的抗折強(qiáng)度圖3.4給出的是在標(biāo)準(zhǔn)條件下，養(yǎng)護(hù)7d齡期時不同硅灰摻量的普通硅酸鹽水泥的抗折強(qiáng)度?？梢悦黠@的看出，硅灰摻量在從0-8%過程中，隨著硅灰摻量的不斷提高，抗折強(qiáng)度也不斷提高。在8%過后抗折強(qiáng)度有著一個明顯的下降。說明硅灰摻量在8%時?？拐蹚?qiáng)度達(dá)到最優(yōu)。圖3.5-10℃養(yǎng)護(hù)7d時摻入不同摻量硅灰的普通硅酸鹽水泥的抗折強(qiáng)度圖3.5給出的是在-10℃養(yǎng)護(hù)條件下，養(yǎng)護(hù)7d齡期時不同硅灰摻量的普通硅酸鹽水泥的抗折強(qiáng)度。同樣，可以明顯的看出，硅灰摻量在從0-8%過程中，隨著硅灰摻量的不斷提高，抗折強(qiáng)度也不斷提高。在8%過后抗折強(qiáng)度有著一個明顯的下降。說明硅灰摻量在8%時，抗折強(qiáng)度達(dá)到最優(yōu)。圖3.6-20℃養(yǎng)護(hù)7d時摻入不同摻量硅灰的普通硅酸鹽水泥的抗折強(qiáng)度圖3.6給出的是在-20℃養(yǎng)護(hù)條件下，養(yǎng)護(hù)7d齡期時不同硅灰摻量的普通硅酸鹽水泥的抗折強(qiáng)度?？梢悦黠@的看出，硅灰摻量在從0-8%過程中，隨著硅灰摻量的不斷提高，抗折強(qiáng)度并未產(chǎn)生巨大變化，基本保持恒定。在8%過后抗折強(qiáng)度有著一個明顯的下降。說明硅灰摻量在0-8%時，抗折強(qiáng)度能夠基本保持。摻量過大會導(dǎo)致抗折強(qiáng)度的下降。綜上所述，硅灰的適當(dāng)摻入會在一定程度上改善砂漿的抗折強(qiáng)度，但當(dāng)硅灰摻量超過8%時，砂漿的抗折強(qiáng)度將會不同程度的下降。3.2養(yǎng)護(hù)機(jī)制對普通硅酸鹽水泥強(qiáng)度的影響本試驗中采用了三種不同的養(yǎng)護(hù)機(jī)制，分別是標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)、-10℃、-20℃中養(yǎng)護(hù)。而這三種養(yǎng)護(hù)機(jī)制我們進(jìn)行綜合性的討論。 表3.1不同養(yǎng)護(hù)環(huán)境下養(yǎng)護(hù)7d時普通硅酸鹽水泥的抗壓強(qiáng)度硅灰摻量組別標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)養(yǎng)護(hù)養(yǎng)護(hù)第組第組第組第組第組圖3.7抗壓強(qiáng)度折線圖由圖3.7可以看出，當(dāng)養(yǎng)護(hù)環(huán)境從正溫變?yōu)樨?fù)溫時，不論硅灰摻量為多少，砂漿抗壓強(qiáng)度均有大幅度的降低，但從-10℃到-20℃的溫度轉(zhuǎn)變過程中，硅灰摻量在0-6%時，抗壓強(qiáng)度隨著硅灰摻量的增加而增強(qiáng),當(dāng)硅灰摻量在8%-10%時，抗壓強(qiáng)度隨著硅灰摻量的增加而降低。表3.2不同養(yǎng)護(hù)環(huán)境下養(yǎng)護(hù)7d時普通硅酸鹽水泥的抗折強(qiáng)度硅灰摻量組別標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)-10養(yǎng)護(hù)-20養(yǎng)護(hù)0第1組2.01.52.03第2組2.51.72.26第3組2.62.32.38第4組2.92.62.210第5組2.11.31.0圖3.8抗折強(qiáng)度折線圖由圖3.8可以看出，當(dāng)養(yǎng)護(hù)環(huán)境從正溫變?yōu)樨?fù)溫時，不論硅灰摻量為多少，砂漿抗折強(qiáng)度均有大幅度的降低，但從-10℃到-20℃的溫度轉(zhuǎn)變過程中，硅灰摻量在0-6%時，抗折強(qiáng)度隨著硅灰摻量的增加而增強(qiáng)。當(dāng)硅灰摻量在8%-10%時，抗折強(qiáng)度隨著硅灰摻量的增加而降低。3.3本章小結(jié)綜上所述，硅灰的摻入確實(shí)給砂漿的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度帶來了很大提高，并且當(dāng)硅灰摻量為8％時，抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度均能達(dá)到峰值。呈現(xiàn)先升后降的趨勢，說明在8％摻量硅灰時，其穩(wěn)定性最好。

4普通硅酸鹽水泥水化熱研究水化熱指的是物質(zhì)與水化合所放出的熱。水泥加水后，水泥中各種礦物與水發(fā)生水化反應(yīng)，生成一系列新的化合物，主要有水化硅酸鈣、水化鐵酸鈣凝膠、氫氧化鈣、水化鋁酸鈣凝膠、氫氧化鈣、水化鋁酸鈣和水化硫鋁酸鈣晶體，并放出熱量。水泥加水后的水化反應(yīng)，首先在水泥顆粒表面進(jìn)行，隨著水化的不斷進(jìn)行，逐步向顆粒深處進(jìn)行，水化生成物形成膠凝體，膠凝體逐步變濃，水泥漿逐漸失去塑性，出現(xiàn)凝結(jié)現(xiàn)象。此后，膠凝體中氫氧化鈣和含水鋁酸鈣轉(zhuǎn)化為晶體，貫穿與膠凝體中，形成水泥石。4.1水化熱分析4.1.1溫度對普通硅酸鹽水泥水化熱的影響試驗共分4組，水灰比固定為0.44。根據(jù)《水泥水化熱測定方法》(GB/T12959—2008)中的直接法測定水泥凈漿7d水化熱，將熱量計放在恒溫(相對絕熱)環(huán)境中，測定水泥水化的溫度變化，計算熱量筒中能量變化以及熱量桶散失的熱量，兩者相加得到水泥的水化熱。4.2試驗結(jié)果與分析圖4-1不同硅灰摻量的放熱總量與時間關(guān)系圖(W/C為0.44)由圖4-1可知，硅灰取代了部分水泥的膠凝材料隨著硅灰摻量的提高水化峰值溫度明顯降低并略有推遲。由于水泥濃度稀釋的原因，水化速率隨著硅灰摻量的增加而降低。在水化的第四個階段，當(dāng)硅灰摻量較大時，很快就進(jìn)入穩(wěn)定期。當(dāng)硅灰摻量較小時，需要很長的時間進(jìn)入穩(wěn)定期。硅灰摻量較大時。水泥濃度稀釋，水化總量有限，總體上表現(xiàn)為水化熱的降低。水泥-硅灰體系的水化過程是一個十分復(fù)雜的物理化學(xué)過程。但在早期，一般可以將硅灰視為惰性粉體，因此，硅灰對水泥-硅灰體系的早期水化過程的影響，物理因素占主導(dǎo)地位。硅灰摻量對水泥-硅灰體系早期水化進(jìn)程的影響是漿體有效水灰比提高有效加速水泥水化和漿體中水泥濃度稀釋程度兩方面的總體反映；同時，硅灰顆粒對Ca2+的吸附及其水化產(chǎn)物的形成亦存在一定程度的影響。圖4-2不同入模溫度的溫度變化圖(W/C為0.44)由圖3可見，4組水灰比相同入模溫度不同水泥水化溫度的上升、降低規(guī)律相似。7d水化熱從大到小依次為6，7，8,9，且5組基本呈線性規(guī)律。分析原因，初始環(huán)境溫度越高，水泥水化越快，水化放熱越多；同時溫度過高又會導(dǎo)致水分蒸發(fā)抑制水化反應(yīng)的進(jìn)行，因而造成3組水泥溫度效應(yīng)規(guī)律相似。4.3本章小結(jié)硅灰的摻入使得砂漿的水化熱更加快速的進(jìn)入穩(wěn)定期，相同摻量的硅灰，其養(yǎng)護(hù)環(huán)境的溫度越高，水化速度越快，水化放熱也越多。但溫度過高也會抑制水化反應(yīng)的發(fā)生，造成溫度效應(yīng)相同的結(jié)果。同等摻量的硅灰，其養(yǎng)護(hù)環(huán)境溫度越高，其水化速度就越快，性能就越穩(wěn)定。

5結(jié)論（1）普通硅酸鹽水泥在摻加硅灰之后會改善耐久性能，尤其是在負(fù)溫養(yǎng)護(hù)時候，能夠保證普通硅酸鹽水泥的初期抗壓強(qiáng)度不受水化作用的影響。但是它并不能夠改善普通硅酸鹽水泥的長期耐久性。（2）通過抗折抗壓強(qiáng)度以及水化熱分析，普通硅酸鹽水泥試件在不同摻量的硅灰摻入后的效果是不同的，在8％時達(dá)到最佳。（3）水化產(chǎn)物分析表明在硅灰摻入普通硅酸鹽水泥后水化抑制作用明顯，生成的產(chǎn)物會適當(dāng)?shù)奶岣咂胀ü杷猁}水泥的抗壓強(qiáng)度。（4）可以通過改變水化產(chǎn)物以及產(chǎn)物含量，來改善普通硅酸鹽水泥耐酸性能。希望可以通過本試驗來為普通硅酸鹽水泥水化性能這個領(lǐng)域開辟一條新的途徑。

致謝在論文完成之際，我要忠心的感謝身邊給予過我莫大幫助的李瑤老師、崔云鵬學(xué)長和楊元全學(xué)長，還有我的組員王傲寒，致以他們最誠摯的謝意。本研究及學(xué)位論文是在我的導(dǎo)師李瑤的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，李老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。李老師多次詢問研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵，這讓我在整個論文的撰寫過程中學(xué)習(xí)到了很多關(guān)于課題研究方面的知識。真誠的感謝參加論文評審和答辯的各位老師，感謝你們的辛勤勞動和即將從你們那里獲得的有益教誨；感謝同學(xué)們在設(shè)計中給予的指導(dǎo)和幫助。在設(shè)計過程中他們多次幫助我解決問題。還有多虧了學(xué)長們的開導(dǎo)和幫助，這次的設(shè)計才得以順利完成。在這四年的學(xué)期中結(jié)識的各位生活和學(xué)習(xí)上的摯友讓我得到了人生最大的一筆財富。在此，也對他們表示衷心感謝。本文參考了大量的文獻(xiàn)資料，在此，向各學(xué)術(shù)界的前輩們致敬。最后要感謝的是我的父母和家人，感謝他們多年來對我默默的支持和幫助。由衷的希望在未來的日子里，周圍的老師、同學(xué)和朋友們一如既往的在各方面繼續(xù)給予我更多的指教和幫助，以期取得新的進(jìn)步和成績來回報大家。附錄A附錄B不同細(xì)度硅灰改性水泥的研究答庫馬爾和德拉羅伊賓夕法尼亞州立大學(xué)材料研究實(shí)驗室。賓夕法尼亞大學(xué)公園16802研究了硅酸鹽水泥的漿體和砂漿的細(xì)度。介紹了將水泥摻入10%硅灰混合的效果提高。采用熱重、水化熱、X射線衍射、掃描電鏡、抗壓強(qiáng)度、顯微硬度等測試方法對水泥漿體進(jìn)行了測評。研究表明，硅灰的摻入可以提高硅酸鹽水泥的性能和強(qiáng)度。粗水泥的摻入使其受益。通過該過程可以實(shí)現(xiàn)研磨過程的節(jié)能。介紹通過之前的研究表明，從市面上售賣的水泥中除去細(xì)顆粒會導(dǎo)致早期強(qiáng)度的顯著下降且水化作用減慢。本文介紹了一種利用細(xì)粒度硅質(zhì)材料、硅灰材料來提高粗磨水泥的強(qiáng)度和水化特性的嘗試。以前曾嘗試過在粒度分布和尖端技術(shù)方面的研究工作，以優(yōu)化磨削能量。無定型硅質(zhì)火山灰由于其在水泥中的高活性而非常適合于這種嘗試。這樣的研究結(jié)果表明，在熟料研磨過程中，對能量的優(yōu)化進(jìn)行了提升。為了模擬粗糙的水泥地面，使用空氣分級機(jī)將商業(yè)APIC類水泥(ASTM類型111)分離成三個粗級。然后用細(xì)粒度無定形硅灰代替5%和10%重量的水泥。通過改變原料的抗壓強(qiáng)度和氫氧化鈣含量來監(jiān)測替代對母水泥及其級分的影響。通過水化熱研究監(jiān)測水化早期。定性X射線衍射(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)提供了關(guān)于相組成和形態(tài)的信息。對漿料進(jìn)行顯微硬度測量，以表征微觀尺度上的強(qiáng)度發(fā)展。實(shí)驗步驟通過除去不同量的水泥細(xì)粒級分，使用空氣分級機(jī)將C類波特蘭水泥(API分級)改性成三個粗粒級分。實(shí)驗細(xì)節(jié)在前一篇論文中給出。采用發(fā)射光譜和吸收光譜結(jié)合濕化學(xué)方法對水泥和硅灰進(jìn)行了化學(xué)分析。分別使用標(biāo)準(zhǔn)ASTMC-187、C-191、C-204和C-188方法測量例如稠度水、凝結(jié)時間、布萊恩表面積和比重的物理性質(zhì)；在單點(diǎn)儀器上測量使用氮?dú)獾谋砻娣e。掃描電子顯微鏡粒度分析在賓夕法尼亞州立大學(xué)開發(fā)的計算機(jī)接口系統(tǒng)上進(jìn)行，而SEM圖像在單獨(dú)的系統(tǒng)上進(jìn)行。成像樣品在液氮中冷卻干燥，在冷凍器中抽真空幾小時以除去水分，然后在檢查前進(jìn)行鍍金以使其導(dǎo)電。按照ASTMC-109程序，使用50.87mm立方體測定抗壓強(qiáng)度。所有樣品在飽和Ca(OH)溶液中在24+/-1℃下固化所需時間。在螺旋式機(jī)器上測試樣品(每次測試6個)。根據(jù)ASTMC-305程序，將水灰比為0.35的水泥漿澆鑄成直徑25.4mm、高50.8mm的圓柱體，并在飽和Ca(OH)溶液中水合所需時間。用熱重法和定性XRD法測定各組漿料中Ca(OH)、含量的變化；熱重研究使用TG單位進(jìn)行，每次運(yùn)行使用約60至70mg樣品。X射線粉末衍射在工業(yè)自動化粉末衍射儀上進(jìn)行。與CuKa輻射一起使用相當(dāng)于4"2O/分鐘的掃描速率。還使用具有維氏金剛石壓頭的顯微硬度測試儀器來測量這些漿體在不同水化階段的顯微硬度；SEM圖像用于跟蹤這些漿體中的水化。3結(jié)果和討論四種水泥，即研究了C級水泥和通過分餾過程得到的三種餾分。接下來將水泥稱為水泥C、C1、C2和C3，其中水泥C表示所接收的波特蘭水泥，C1、C2和C3是按細(xì)度遞減順序排列的三個級分。圖1描述了與分級過程中從水泥中分離出來的細(xì)粒級分相比硅灰煙氣的粒度。顯然，煙氣比除去的細(xì)組分細(xì)得多；對煙霧的BET表面積測量表明表面積為26m/g。表I中的化學(xué)分析數(shù)據(jù)表明，通過分類過程，水泥在化學(xué)性質(zhì)上沒有發(fā)生很大程度的改變。有跡象表明存在一種特殊的石膏隔離現(xiàn)象，但是凝固時間測量表明，在水泥凝固延遲方面沒有明顯的