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  • 論水泥顆粒形貌改善對(duì)水泥性能及孔結(jié)構(gòu)的影響

    時(shí)間:2024-10-19 21:10:39 建筑學(xué)畢業(yè)論文 我要投稿
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    論水泥顆粒形貌改善對(duì)水泥性能及孔結(jié)構(gòu)的影響

    【論文關(guān)鍵詞】水泥 顆粒形貌 圓形系數(shù) 孔結(jié)構(gòu)
    【論文摘要】本文利用掃描電鏡等測試方法,對(duì)多組顆粒級(jí)配、比表面積基本一致的水泥樣品進(jìn)行測試,得出了水泥顆粒形貌改善對(duì)水泥性能及孔結(jié)構(gòu)等相關(guān)影響的結(jié)論。
      顆粒形貌是水泥顆粒的重要特性之一,一般以顆粒圓形度(或圓形系數(shù))表征。圓形系數(shù),即與顆粒投影面積相等的圓的周長與顆粒投影面積的周長之比。圓形系數(shù)越高,表示顆粒就越圓,顆粒形貌也就越好。
      1.實(shí)驗(yàn)
      1.1不同顆粒形貌水泥樣品的制備為了減小實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偶然性,實(shí)驗(yàn)中選用了多個(gè)水泥熟料樣品摻入等量的石膏制備成硅酸鹽水泥。制樣時(shí),將同一熟料樣品分成兩份:一份直接用∮500mm×500mm. 實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)小磨制成一般水泥(用OP 表示);另一份先預(yù)磨一定細(xì)度后,再用氣流磨粉磨以改善其顆粒形貌(用SP表示)。
      1.2實(shí)驗(yàn)
      1.2.1實(shí)驗(yàn)樣品的測試,按GB8074-87水泥比表面積測定方法(Blaine法)檢測水泥樣品比表積,利用JSM-35c 型的SEM觀測水泥激光粒度分析儀檢測水泥顆粒形貌。通過計(jì)算機(jī)配備的軟件統(tǒng)計(jì)計(jì)算顆粒圓形系數(shù)。
      1.2.2對(duì)比實(shí)驗(yàn) 按 GB/T2494-92水泥膠砂流動(dòng)度測定方法檢測水泥膠砂流動(dòng)度,其中水灰比m(w)/m(c)=0.5,,m(c)/m(s)=1:3實(shí)驗(yàn)砂為中國ISO標(biāo)準(zhǔn)砂。按 GB1346-89水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法檢測凝結(jié)時(shí)間、水泥凈漿標(biāo)準(zhǔn)稠度。利用∮75mm,,高91mm,容積400ml金屬圓筒測得密實(shí)度。采用水銀壓入法檢測水泥砂漿孔隙率:砂漿孔隙率實(shí)驗(yàn)前,先將達(dá)到預(yù)定養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度齡期的水泥膠砂試體破碎成小塊,取試體中央部位的小樣塊,用無水乙醇終止其水化,然后進(jìn)行孔結(jié)構(gòu)檢測。按 GB17671-1999 水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)檢測水泥膠砂試體強(qiáng)度。
      2.結(jié)果及討論
      2.1水泥需水性及膠砂和易性
      對(duì)水泥顆粒形貌改善前后砂漿流動(dòng)性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,可見:水泥顆粒形貌改善后水泥膠砂流動(dòng)度均普遍增大,如#3 樣品顆粒圓形系數(shù)由0.60 提高到 0.71 時(shí),水泥膠砂流動(dòng)度可提高25%;同時(shí),水泥凈漿的標(biāo)準(zhǔn)稠度有所降低。
      結(jié)果表明:水泥顆粒形貌的改善,有利于水泥膠砂流動(dòng)性的提高,降低了水泥的需水性。
      Tanaka等研究過顆粒形貌對(duì)水泥砂漿流動(dòng)度性的影響機(jī)理,認(rèn)為:水泥顆粒表面越圓,顆粒在漿體中旋轉(zhuǎn)需水面就越小,有利于獲得很好的砂漿流變性。
      用SEM對(duì)水泥顆粒進(jìn)行分析,并模擬出顆粒需水量圖。通過實(shí)驗(yàn),證實(shí)了文獻(xiàn)的觀點(diǎn),同時(shí)認(rèn)為:流動(dòng)度的提高還與顆粒形貌改善后砂漿中水泥顆粒與骨料顆粒滑動(dòng)的摩擦阻力減小有關(guān)。因?yàn)楸砻嬖节吂饣,顆粒間相對(duì)運(yùn)動(dòng)阻力就越小,所以流動(dòng)性也就越好。隨著水泥顆粒圓形系數(shù)的提高,水泥膠砂流動(dòng)度有不斷增大的趨勢。
      2.2 密實(shí)度
      水泥粉狀顆粒的密實(shí)度,反映單位體積物料緊密堆積時(shí)的密實(shí)程度。密實(shí)度越大,物料堆積越緊文獻(xiàn)認(rèn)為:在相同水化深度下,密,孔隙越小。孔隙率與粉狀顆粒堆積密度呈線性關(guān)系。當(dāng)水化深度較低時(shí)(早期),堆積是主要的,水化程度是次要的。
      通過比較顆粒形貌改善前后水泥顆粒堆積狀態(tài)可看出:水泥顆粒形貌改善后,顆粒的堆積狀況變得更加密實(shí)。這是由于物料顆粒表面棱角減少,趨于圓形化,使顆粒間相對(duì)滑動(dòng)阻力小,填充效果增強(qiáng)的緣故。

      2.3凝結(jié)時(shí)間
      凝結(jié)時(shí)間是重要的水泥物理性能之一。水泥凝結(jié)硬化過快或過慢將影響水泥的使用。影響凝結(jié)時(shí)間的因素,除了水泥化學(xué)成分、礦物組成、水泥細(xì)度、石膏等因素外,還與水泥顆粒級(jí)配有關(guān)。當(dāng)水泥顆粒組成中0-10μm 細(xì)粉顆粒含量偏多,水泥水化速率相對(duì)加快,水泥水化產(chǎn)物生成迅速,漿體硬化快,凝結(jié)時(shí)間相應(yīng)變短,同時(shí)需水量也隨之增加。通過實(shí)驗(yàn),研究對(duì)比了水泥顆粒形貌改善前后的凝結(jié)時(shí)間, 由在石膏摻量相同、比表面積及顆粒級(jí)配相近的情況下,顆粒形貌改善后(SP)無論是初凝還是終凝,都比改善前(OP)凝結(jié)時(shí)間長,平均約相差30min左右。這可能是由于顆粒形貌改善后,顆粒表面棱角少、較圓滑,顆粒間搭接絞合以及摩擦阻力相對(duì)減弱,生成的水泥產(chǎn)物相互間搭接絞合及粘附力受到了影響。
      2.4水泥膠砂孔結(jié)構(gòu)
      實(shí)驗(yàn)表明:改善泥顆粒形貌,有利于改善水泥石孔結(jié)構(gòu),有害及害大孔減少,無害細(xì)孔數(shù)量增多,中位孔徑和總孔率降低,這對(duì)提高水泥強(qiáng)度、耐久性等十分有益。
      2.5水泥膠砂強(qiáng)度 
      實(shí)驗(yàn)可知:在相同膠砂流動(dòng)度下,水泥顆粒形貌改善后,無論其早期還是后期強(qiáng)度,都比一般水泥高20%以上,同時(shí)m(w)/m(c)可減少8%左右。顆粒形貌改善后水泥強(qiáng)度提高的主要原因是硬化水泥石中孔隙率低,孔結(jié)構(gòu)得以改善,大孔含量減少,細(xì)孔增多,水泥石結(jié)構(gòu)更密實(shí)的緣故。
      3.結(jié)論
      (1)水泥顆粒形貌改善后,需水量減小,膠砂和易性好。水泥膠砂流動(dòng)度有隨圓形系數(shù)的提高而不斷增大。當(dāng)水泥顆粒圓形系數(shù)由0.60提高至0.71時(shí),流動(dòng)度可提高25%。
     。2)顆粒形貌改善后水泥顆粒堆積更密實(shí)。
     。3)顆粒形貌改善后凝結(jié)時(shí)間延長。初凝時(shí)間平均延長約30min,終凝時(shí)間延長多于40min。
     。4)顆粒形貌改善后,28d, 水泥石總孔隙率低,中位孔徑小,大孔(孔徑 >100nm)及超大孔(孔徑>1000nm)含量少,細(xì)孔(15.1-39 ;F nm)或微細(xì)孔(3.4-15.1nm)含量多。
     。5)在相同水灰比下,水泥顆粒圓形系數(shù)平均由0.65提高至0.73時(shí),28d抗壓強(qiáng)度可提高6MPa 左右(平均提高約10%),60d的可提高10MPa(平均增長約12%),而水泥抗折強(qiáng)度提高的幅度較小。
      (6)在相同膠砂流動(dòng)度下,當(dāng)顆粒圓形系數(shù)由0.67 提高至0.72 時(shí),水灰比可減少8,且無論早期還是中后期水泥膠砂強(qiáng)度,都比一般的水泥高20%以上。
     。7)水泥強(qiáng)度提高的主要原因是顆粒形貌改善后水泥顆粒堆積更密實(shí),水泥石中孔隙率低,中位孔徑小,細(xì)孔數(shù)增多,大孔減少所致。
      參考文獻(xiàn):
      [1]J 一家惟俊,鈴木信雄,山本英夫,等,球形水泥的實(shí)用化[J].陳劍雄譯.四川建材,1992(3);;38-41

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