硫鋁酸鈣水泥摻雜粉煤灰的水化機(jī)理研究講解及引導(dǎo)

1、講解人：周娟解釋幾個(gè)專業(yè)名詞解釋幾個(gè)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(gè)專業(yè)名詞解釋幾個(gè)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(gè)專業(yè)名詞解釋幾個(gè)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(xì)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(gè)專業(yè)名詞解釋幾個(gè)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(gè)專業(yè)名詞解釋幾個(gè)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(jī)理及特性。用實(shí)驗(yàn)室X-射線粉末衍射，流變學(xué)研究，熱差分析，孔隙率和抗壓強(qiáng)度等對(duì)其水化產(chǎn)物進(jìn)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?jǐn)?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(gè)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(qiáng)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(qiáng)有力的證據(jù)來證明這是FA和CSA的觀察反應(yīng)。但這個(gè)結(jié)果證明了用FA來替代部分CSA水泥是具有的經(jīng)濟(jì)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(shí)，比生產(chǎn)波蘭水泥（OPC）時(shí)排放更少的 CO2，而且具有早強(qiáng)、早凝、抗?jié)B、耐腐蝕，低堿度等特性。主要是用來搶修、預(yù)制產(chǎn)品和混凝土地板的應(yīng)用。特點(diǎn)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(jí)的粉煤灰，和不同濃度的水泥灰（0，15和30wt%,分別被標(biāo)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(zhǔn)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(gè)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(duì)濕度（RH）中養(yǎng)護(hù)3,7,28和180天。在給定的時(shí)間之后，凈漿會(huì)被分為兩個(gè)級(jí)分，以進(jìn)行進(jìn)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(chǔ)藏在一個(gè)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(shí)驗(yàn)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(jì)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(duì)峰形進(jìn)行軸向發(fā)散擬合。2.2.5.抗壓強(qiáng)度2.2.3.壓汞 在氮?dú)饬鳁l件下進(jìn)行的。 選定漿體的孔隙率是使用康塔孔隙

7、率計(jì)通過壓汞法（MP）測定的。數(shù)據(jù)評(píng)估的假定接觸角為130。2.2.4.熱分析 粉末先機(jī)械搖勻，再制成30 30 30 mm的方形樣品，放在振動(dòng)儀器上震動(dòng)120下。然后將其放置于20 1 C 和相對(duì)濕度為99%中養(yǎng)護(hù)24小時(shí)。然后樣品拆模，并且再放入 20 1 C 的水中養(yǎng)護(hù)，直到進(jìn)行測量。凈漿的抗壓強(qiáng)度在3,7,28和180天后測量，計(jì)算被壓破的三個(gè)方塊的平均值。測得的抗壓強(qiáng)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?jǐn)?shù)為15%，比OPC水泥稍微高一些

8、，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，這可能是由于較低的熔結(jié)的溫度，從而導(dǎo)致更小的顆粒尺寸、微應(yīng)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(huì)增加。w/CSA之比很高時(shí)，漿料的粘度差幾乎可以忽略不計(jì)，但是在低含水量（高固體成分）時(shí)，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(duì)于相同的粘

9、度值，同一個(gè)圖里，相應(yīng)的w/b之比隨著FA含量的增加，相應(yīng)的w/b之比會(huì)下降。這些結(jié)果表明，在早期水化時(shí)，F(xiàn)A顯示出了比CSA更低的需水量。它的這種特性，將會(huì)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(yīng)的砂漿的抗壓強(qiáng)度值的FA具有相同的粘度值成為可能。因此，這項(xiàng)研究通過同時(shí)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(shí)。 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(dāng)在28天時(shí)，所有的碳化過程是細(xì)微的，但在180天時(shí)，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(gè)水化時(shí)間的lol和總質(zhì)量理論損失值（計(jì)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(shí)間和降低水含量會(huì)導(dǎo)致孔隙率下降。此外，當(dāng)粉煤灰添加到漿料中時(shí)，相應(yīng)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(yīng)。圖4中用硫酸基團(tuán)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(yīng)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(gè)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(shí)。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(yīng)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(yù)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(qiáng)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(jī)械強(qiáng)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(xué)特征，因此也降低了對(duì)水的需求。通過 Rietveld定量相分析，熱分析，孔隙度和抗壓強(qiáng)度（凈漿）分析，本文作者將所有漿體隨時(shí)間的演變進(jìn)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(xué)計(jì)量且接近 AH3 和 CASH的凝膠相。2、關(guān)于貝利特的反應(yīng)性，已被證明，添加較高的水可關(guān)于二鈣硅酸鹽的反應(yīng)性,也可以證明添加高含量水可增強(qiáng)二鈣硅酸鹽反應(yīng)性。3、通過增加時(shí)間，降低水含量和由于填充效應(yīng)而添加的FA,按預(yù)期的趨勢影響機(jī)械強(qiáng)度 (較高的孔隙度低機(jī)械值)，可降低孔隙率。4、部分替代水泥與粉煤灰的CSA有兩個(gè)主要的機(jī)械性