硅酸鹽水泥-鋁酸鹽水泥-硬石膏體系的干縮變形性能

1、 硅酸鹽水泥-鋁酸鹽水泥-硬石膏體系的干縮變形性能研究摘要： 本文研究了不同齡期鋁酸鹽水泥、硬石膏單摻和不同比例復(fù)摻對硬化水泥石在干燥環(huán)境下的失水過程和干縮變形的影響。并對產(chǎn)生這些影響的原因進行了分析。abstract: in this paper， the influence of the content ofalumina cement or ndrous gypsum and compound both on theshrinkage and process of water loss of hardened cement isstudied under different pre-cu

2、red age. this paper alsoanalyzes the reasons for these phenomena.關(guān)鍵詞： 鋁酸鹽水泥；硬石膏；化水泥石；干縮；失水key words: alumina cement ；androus gypsum ；hardened cement ；shrinkage ；water loss0 引言現(xiàn)如今，為了提高砂漿的早期強度，加快試驗進程，往往在硅酸鹽水泥中添加適量的鋁酸鹽水泥和石膏，但是添加這一復(fù)合體系，必然會影響硬化水泥石的干縮變形。本文系統(tǒng)的研究了不同配合比下硅酸鹽水泥-鋁酸鹽水泥-硬石膏體系的干縮變形，并且將水泥石的干縮變形和失水過

3、程結(jié)合起來進行研究，同時還考慮了養(yǎng)護齡期的作用。通過這些系統(tǒng)的研究，揭示了鋁酸鹽水泥和石膏對硬化水泥石在干燥條件下的行為和作用機理，使人們對于硅酸鹽水泥-鋁酸鹽水泥-硬化石膏這一體系的干縮變形有更加深刻的認識。 1 試驗詳情1.1 原材料 普通硅酸鹽水泥：開封生產(chǎn)的42.5普通硅酸鹽水泥；鋁酸鹽水泥：河南登封熔料有限公司生產(chǎn)的ca50-j9型鋁酸鹽水泥，燒結(jié)法生產(chǎn)；硬石膏：由北京建筑材料科學(xué)研究總院提供；水：開封自來水。1.2 試驗方法 試驗采用10mm ×10mm ×40mm 試件。水灰比為0.36。試件成型后1d 脫模，放入水中養(yǎng)護。分別在1d 和14d 取出，用濕布擦

4、干表面水分，稱取初始質(zhì)量，測量初始長度。然后放在20的自然環(huán)境中干燥，1d 、3d 、7d 、10d 、14d 、21d 、28d 和35d 測量重量變化和長度變化，以觀察硬化水泥石的失水過程，以及由此引起的干縮變形。2 試驗結(jié)果圖1給出硬石膏摻量對硬化水泥石干縮變形和失水的影響。圖2給出鋁酸鹽水泥摻量對硬化水泥石干縮變形和失水的影響。3 分析與討論圖3給出不同配合比時水化1天的x-射線衍射分析結(jié)果。在這一體系中，可能形成的結(jié)晶相主要是ca （oh ）2、二水石膏和鈣礬石。在x-射線衍射圖中，ca （oh ）2的最強峰在34°左右，它與硅酸鹽水泥熟料礦物的峰相重疊；次強峰在18

5、76;左右，它與鈣礬石的峰很接近。而鈣礬石的最強峰在9°左右，次強峰在14°左右，都不太容易判別。因此，只能根據(jù)18°左右的峰和34°左右的峰來分析。 二水石膏的最強峰在12°左右，不太容易判別；次強峰在34°左右，與ca （oh ）2的最強峰和硅酸鹽水泥熟料礦物的峰相重疊。圖4給出不同配合比時水化1天的熱分析結(jié)果。在差熱曲線中，500左右有一個ca （oh ）2吸熱峰，這是由于ca （oh ）2脫去結(jié)構(gòu)水而轉(zhuǎn)化成cao 引起的。因此，在tg 曲線上將伴隨著失重。鈣礬石有三個吸熱峰，在150左右有一個吸熱峰，伴隨著鈣礬石脫水，生成低硫

6、型水化硫鋁酸鈣；在220左右有一個吸熱峰，伴隨著低硫型水化硫鋁酸鈣脫水，生成水化鋁酸三鈣；在320左右有一個吸熱峰，伴隨著水化鋁酸三鈣脫水。二水石膏在150左右有一個吸熱峰，伴隨著二水石膏脫水，生成半水石膏；在170左右有一個吸熱峰，伴隨著半水石膏脫水，生成無水石膏；在372左右有一個放熱峰，伴隨著無水石膏轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄允唷Ｒ虼?，可將tg 曲線分為四段：100190左右，這一段主要是二水石膏的脫水，或者是鈣礬石的脫水；190450左右，這一段主要是一些凝膠相的脫水，或者是水化鋁酸三鈣脫水；450480左右，這一段主要是ca （oh ）2的脫水；480以上，這一段包括其它的質(zhì)量損失。表1給出不同

7、配合比時硬化水泥石中水的分布。從表中可以看出，摻入鋁酸鹽水泥時，硬化水泥石中的ca(oh2含量顯著降低。對于100190范圍的失重，摻入鋁酸鹽水泥后有所增加。而且在不摻硬石膏時增加幅度較小，摻入硬石膏后增加幅度顯著增大。不摻 鋁酸鹽水泥時，摻入硬石膏將使這一范圍的失重減?。粨饺脘X酸鹽水泥后，硬石膏的摻入將使這一范圍的失重增大。對于190450范圍的失重，硬石膏的摻入使得失重減小，而鋁酸鹽的摻入則使得失重增大。將x-射線衍射分析結(jié)果與熱分析結(jié)果相結(jié)合，可以看出，單摻硬石膏，硬化水泥石中的ca （oh ）2含量變化不大，鈣礬石含量也變化不大。100190范圍的失重減少可能歸因于鈣礬石略有減少，而二

8、水石膏略有增加。190450范圍的失重減少則表明凝膠相的減少。單摻鋁酸鹽水泥，硬化水泥石中的ca （oh ）2含量減少，鈣礬石含量變化不大，而凝膠相則有所增加。同時摻入硬石膏和鋁酸鹽水泥，硬化水泥石中的ca （oh ）2含量減少，鈣礬石含量增加，凝膠相也有所增加。硬石膏的水化產(chǎn)物是二水石膏。在二水硫酸鈣中，存在著兩個結(jié)晶水。在晶體結(jié)構(gòu)中，雖然這些結(jié)晶水是以化學(xué)鍵力作用，但這種化學(xué)鍵力是極弱的。因此，在通常的環(huán)境下，二水硫酸鈣容易脫水，生成半水石膏。這就是石膏具有“自呼吸功能”原因。這些水失去，必將引起干縮變形。因此，不摻鋁酸鹽水泥時，硬化水泥石的干縮變形隨石膏摻量的增加而增大。4 結(jié)論4.1

9、摻入鋁酸鹽水泥時，硬化水泥石中的ca （oh ）2含量顯著降低。對于100190范圍的失重，摻入鋁酸鹽水泥后有所增加。而且在不摻硬石膏時增加幅度較小，摻入硬石膏后增加幅度顯著增 大。不摻鋁酸鹽水泥時，摻入硬石膏將使這一范圍的失重減小；摻入鋁酸鹽水泥后，硬石膏的摻入將使這一范圍的失重增大。對于190450范圍的失重，硬石膏的摻入使得失重減小，而鋁酸鹽的摻入則使得失重增大。4.2 單摻硬石膏，硬化水泥石中的ca （oh ）2含量變化不大，鈣礬石含量也變化不大。100190范圍的失重減少可能歸因于鈣礬石略有減少，而二水石膏略有增加。190450范圍的失重減少則表明凝膠相的減少。4.3 在大摻量鋁酸鹽水泥情況下，由于鋁膠的大量形成，使得硬化水泥石具有較大的干縮變形。但若摻入石膏，由于石膏與鋁酸鹽水泥礦物作用，形成了鈣礬石。這一作用減少了鋁膠的形成，從而使硬化水泥石的干縮變形減小。石膏摻量越大，形成的鋁膠越少，因而硬化水泥石的干縮變