（材料学专业论文）高掺量矿渣水泥的研制及其早强激发机理的研究.pdf

河北理1 学院硕十学位论文 摘要 粒化高炉矿渣具有潜在的水硬性，但在水泥生产时如果矿渣的掺力儿撤犬r 3 ( ) ”n ， 就会明显降低水泥的早期强度。如何使矿渣的潜在水硬性得以激发、7 t - j “：l 铺掺罐矿淤 水泥( h s c ) ，对水泥行业的可持续发展战略有深远的意义。 本课题研制了高掺量矿渣水泥( h s c ) 的早强复合外加剂配制了矿渣掺舅：达剑 7 0 、各项指标都优于现行国家标准的4 2 5 级矿渣硅酸盐水泥，并采用孔液分析、模拟 液相分析、水化放热速率测定、x r a y 衍射分析、s e m 观察以及d 7 l 、a 等方法，探讨了 浚水泥的水化硬化机理。结果表明：这类水泥与硅酸盐水泥相比，早期水化液相具有更 高的p h 值、钠离子浓度和硫酸根离子浓度，因而加速了矿渣的解体和水化：嗣时i l 盯 引入硫铝酸盐水泥熟料，使h s c 水化早期形成更多的a f t ，从而提商了试体的早j n | 媸 度。 本课题还深入地研究了外加剂各组分对水泥早期水化行为的作j j ，结果表l 妣f i ：础 激发过程中，液相中的阳离子( 例如钠离子) 对矿渣玻璃仅起中和表面4 i 饱年【】f 【i 价的作 用，而o h 。离子不但对矿渣的解体起重要作用，而且还有效地提高了液棚当中 浓度 积，缩短了c 3 s 的水化诱导期、进而加速其水化；不同形态的石膏溶解速度和溶解度，1 i 同，导致早期水泥浆体中的s 0 4 2 _ 浓度不同，因而a f t 的生成部位、晶体形态、形貌小 同，这是h s c 引入不同形态的石膏时早期强度差别较大的主要原因；碱钙硫复合激发 矿渣时，适量地引入硅酸钠，可以起到合理调整a f t 生长速度、提高早期强度的作用， 但引入的量过多，会使a f t 的生长受阻，尺寸变小，降低水泥浆体的早期强度：掺入硫 铝酸盐水泥熟料，能有效地提高水泥的早期强度，但掺加量过多，将导致速凝，另掺 o 5 的氟硅酸钠，可以使凝结时间正常。 关键词：高掺量矿渣水泥复合激发剂矿渣硅酸盐水泥水化水化机理 塑! ! 堡1 堂堕堡堂堡堡塞 一一一一 a b s t r a c t g r a n u l a t e db l a s tf u r n a c es l a gh a sa p o t e n t i a lh y d r a u l i c i t y b u t t h ee a l l ys t r e n g t ho f 、t 1 1 cs l a g c e m e n td e c r e a s e s g r e a t l y i fs l a gc o n t e n te x c e e d s3 0 o ft h ec e m e n t i th a si h r 。r e a c h i n g m e a n i n go n as t r a t e g yo fs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n tf o rt h ec e m e n ti n d u s u yt oa c t i v a t et h e p o t e n t i a lh y d r a u l i c i t ya n d t op r o d u c e h i l ；h - s l a gc e m e n t ( h s c ) i nt h i ss t u d y ，ac o m p o u n da d m i x t u r ew a s d e v e l o p e d ，w i t hw h i c ht h ee a r l y s t r e n g t ho f h i g h - s l a gc e m e n tw a se n h a n c e d ，a n dt h ec e m e n tw i t hs l a gc o n t e n tb e i n ga sh i g ha s7 0 o t t h e c e m e n ta n dt h ep e r f o r m a n c eb e i n gb e t t e rt h a nt h a to fp s4 2 5g r a d ep o r t l a n d b l a s t f u r n a c es l a g c e m e n tw a sm a d e t h e n t h eh a r d e n i n gp r o c e s sa n dh y d r a t i n gm e c h a n i s mt 1j i 【i ii s cw c l e s t u d i e db ym e a n so fx r d 、s e m 、d t a 、v e l o c i t y t e s t i n go f t h eh y d r a t i n gh e a tr e l e a s i n ga n d t h el i q u i dp h a s ea n a l y z i n g t h er e s u l t ss h o wt h a tt h ec o n c e n t r a t i o n so fi o n ss u c ha sn a + 0 1i a n d5 0 4 i nl i q u i dp h a s ed u r i n gt h ei n i t i a lt i m eo ft h eh s ca r eh i g h e rt h a nt h a to fp o r t l a n d c e m e n t ，w h i c ha c c e l e r a t e st h ed e c o m p o s i t i o na n dh y d r a t i o no ft h es l a g m e a n w h i l e s i n c e c a l c i u ms u l p h o a l u m i n m ec l i n k e ri sa d d e di n t ot h eh s c ，t h ee a r l ys t r e n g t ho l t h i sc e n l e n ti s h i g h e rt h a nt h a to f o t h e rs l a gc e m e n tw i t h o u t t h i sc o m p o u n da d m i x t u r eb e i n ga d d e d t h ee f f e c to fa d m i x t u r ec o m p o n e n to ne a r l yh y d r a t i o np r o c e s so ft h ei t s cl la ss t u d i e d a l s o r e s u l t ss h o wt h a tt h ep o s i t i v ei o n ss u c ha sn a + i o n si n l i q u i dp h a s eo n l yh a v et h er o l eo t 、 b a l a n c i n gt h es u r f a c ee l e c t r o v a l e n to f t h es l a gg r a i nd u f n gt h ea l k a l i - a c t i v i t yp r o c e s s h o w e v e r t h er o l eo fo h i o n si sn o to n l yt h ed e c o m p o s i t i o no ft h es l a g ，b u ta l s oi n c r e a s i n gt h ep r o d u c t o f t h ei o n i cc o n c e n t r a t i o ni nl i q u i d p h a s e ，s h o r t e n i n gt h et e m p t i n gt i m eo f c j sh y d r a t i o n w h i c h a c c e l e r a t st h ed e c o m p o s i t i o no f s l a g 0 nt h eo t h e rh a n d t h es o l u b i l i t ya n ds o l u b l ev e l o c i t yo l d i f f e r e n tg y p s u ma r ed i f f e r e n t ，t h i sl e a d st h ei o n i cc o n c e n t r a t i o n so t s 0 4 卜i nl i q u i d p h a s eo r t h eh s ca te a r l ys t a g et ob ed i f f e r e n t ，s ot h es h a p e ，c o n f i g u r a t i o na n df o r n m t i o np o s i t i o n o l e t t f i n g i t ea r ed i f f e r e n t ，t h i si sw h yt h ee a r l ys t r e n g t ho fh s ci sd i s c r e p a n tw h e nt h ed i l 、e l e n t g y p s u mi sa d d e d - b e c a u s et h eg r o w t hp r o c e s so fe t t r i n g i t ec o u l db ea d j u s t e dr e a s o n a b l yb y a d d i n gt h es o d i u ms i l i c a t ei n t ot h eh s cp r o p e r l yw h e nn a o h c a ( o h ) 2 c a s 0 4a c t i v a t i o ni s u s e d ，t h ee a r l ys t r e n g t ho f t h ep a s t ei se n h a n c e d w h e r e a s ，i f e x c e s s i v es o d i u ms i l l c a t ei sa ( i d e d i n t ot h eh s c ，t h ee t t r i n g i t e g r o w t hw i l lb eb a f f l e da n dt h ed i m e n s i o no l 、e t l l i n g i t cw i l lb c l e s s e n e d ，s ot h ee a r l ys t r e n g t ho ft h ep a s t ew i l lb ed e c m a s e d i ti s c a l c i u ms u l d h o a i u n l i n a t e 河北理i 学院硕十学位论文 c l i n k e rt h a te n h a n c et h ee a r l ys t r e n g t ho ft h eh s cg r e a t l y ，b u tt h ec e n l c n 、v b eq u i c k s e t t i n gi fe x c e s s i v ec a l c i u ms u l p h o a l u m i n a t ec l i n k e ri sa d d e d b ya d d i n g0 5 o l n a 2 s i l ? ni n t o t h eh s c ，t h e s e t t i n gt i m e o f t h eh s cc a nb en o r m a l k e yw o r d s ：h i g h s l a g c e m e n t , c o m p o s i t ea d m i x t u r e ，h y d r a t i o n o f s l 越c e l t l c n l h y d l a t i l l g m e c h a n i s m 独创性说明 本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导卜进行的j | i i j ：究 工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为 获得河北理工学院或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与 我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做j ，明确的 说明并表示了调 意。 签名：曰期：弼年曰期：钞哆年f j d 关于论文使用授权的说明 本人完全了解河北理工学院有关保留、使用学位论文的规定， 即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：学校 可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制于 段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵循此规定) 虢艟鲨翩躲拯脚政年蛳 河北理【学院硕十学位论文 注释说明清单 1 c s ac l i n k e r ：c a l c i u ms u l p h o a l u m i n a t ec l i n k e r ，硫铝酸盐水泥熟料 2 h s c ：h i g h s l a gc e m e n t ，高掺量矿渣水泥 3 a f t ：e t t r i n g i t e ，三硫型水化硫铝酸钙 4 a f m ：单硫型水化硫铝酸钙 5 c h ：c a ( o h ) 2 ，氢氧化钙 6 a h 3 ：a i ( o h ) 3 ，氢氧化铝 7 c i 。s ：c a l c i u ml i g n o s u l f o n a t e ，木质素磺酸钙 8 s f a ：比表面积 v 1 河北理一学院硕士学位论文 引言 1 9 9 2 年，联合国在巴西的里约热内卢召丌人类历史上具有深远意义和匝火 影响的环境与发展世界首脑会议。会议通过的2 1 世纪议程中旨先提出了，l = l j + 持续发展这一共同的发展战略【l i ，该战略受到了各国的广泛关注和重视。从卅持 续发展的战略出发，当前世界各国关注的四大问题是资源、能源、质量和j j _ ：境 保护，这几方面都与水泥行业有密切的关系口j 。就资源和生态平衡m 高，水泥，l 产的资源消耗是不可逆的，资料n i 报道，可用于硅酸盐水泥生产：的原料资源全 世界大约只能维持1 0 0 多年。因此，从水泥工业自身的特点来看，贺彻i u 持续 发展的战略是十分重要的。 我国作为世界上最大的发展中国家，在今后相当长的时期内，民经济仍 须保持比较快的发展速度，水泥工业在未来2 0 年内将有更大的发展4 。2 0 0 1 年我国水泥总产量己达6 4 亿吨，估计2 0 1 0 年我国水泥需求量将达到7 7 8 4 亿吨，每年生产水泥消耗大量的资源和能源，将造成沉重的环境负拟。 传统的硅酸盐水泥不仅浪费资源和能源，破坏生态坏境，并且山t d f ：酸赫 水泥的水化是在含碱的氢氧化钙、硫酸钙的饱和溶液中进行的，抗淡水侵蚀、 硫酸盐侵蚀、海水侵蚀、抑制碱集料反应等的能力都比较低。1 。矿渣水泥具有 较好的耐久性，但矿渣的掺入降低了水泥的早期强度，因此在生产3 2 5 级矿渣 水泥时，掺量平均只能达到3 0 左右，若使矿渣掺加量增加到5 0 以上，采用 传统工艺配方是很难实现的。 由于矿渣水化慢”，因此矿渣水泥随着矿渣加入量的提高，一j l f 】强度龆著 降低，这一弊病在传统的生产方法下，难以解决。 碱矿渣水泥虽然有早期强度高、凝结快、成本低等优点，但足由于使用的 激发剂主要是液态的水玻璃，只能在施工现场配制，无法大规模用于：e 业生 产，限制了其应用：另外，碱矿渣水泥也存在干缩率大和凝结时问小易控制等 缺点，有待进一步研究和改进。 河北理i ：学院颁p 学位论文 环保型简性能h s c 不同于一般的矿渣水泥和碱矿渣水泥+ 、| ：t | 先，这种 水泥中矿渣的掺量应达到7 0 p a a ：。其次，使用外加剂都足体，便j + 人胤帧 工业生产。另外，水泥必须是高性能的，不但必须达到1 ) $ 4 2 5 级的各项指牛，j 、， 而且还必须具有抗硫酸盐性能好、水化热低等一系列优良性能。，i l lj 二这类水泥 中熟料含量不足2 5 ，早期的水化产物数量较少，势必影向早期妊发为此必 须引入适当的外加剂。由于复合外加剂的加入，使这类水泥平| j 传统矿滁水泥或 碱矿渣水泥的水化硬化机理已经有所不同。但是，目前对这类水泥水化机理的 研究还很不充分，所得出的一些结论，还不够全面，而且存在分歧，有待进 步研究和统一8 。 本课题首先研制出高性能h s c 复合外加剂，配制出瀹掺加k f z i - 7 ( 胍时符 项指标都能优于现行国家标准的水泥。然后，借助近代测试和液棚分析。法， 来研究外加剂对h s c 早期水化行为的影响及作用机理，研究外加剂i 各纠i 份刈 h s c 性能的作用机理，找出影响h s c 早期强度的主要圳索 ：描一：垓水泥水化 规律。 河北理i 学院硕十学位论文 第一章文献综述 1 1 矿渣水泥的研究状况 我国水泥混凝土专家吴中伟1 4 l 提出了绿色混凝二l 与可持续发胜的i u 题，他 从宏观和微观层次上提出绿色高性能混凝：上的发展方向，并对我【删水泥_ ；f 【j 混凝 土工业目| i 的状况和今后的发展提出了指导性的意见。杨南如h i 捉盯rj f ：发新删 胶凝材料的理论和现实意义。 普通的矿渣水泥的生产历史很长，产量仅次于普通硅酸水泥。能 艮 好，但矿渣掺加量增加到3 02 进行胶砂强度对比试验 n a 2 s 0 4 。此即各因素对h s c i 天抗压强度影响的次序。最佳配比方案 为：硫铝酸盐水泥熟料5 o ，煅烧石膏4 0 ，硫酸钠1 59 , 6 ：按3 天强度极差 r 的数值由大- 至- d , 依次为：硫铝酸盐水泥熟料_ n a 2 s 0 4 _ 煅烧石膏，最佳配比 方案为：硫铝酸盐水泥熟料4 o ，煅烧石膏4 0 ，硫酸钠2 0 ：按7 天强度 河北理工学院硕十学位论文 极差民的数值由大至小依次为：硫铝酸盐水泥熟料j n a 2 s 0 4 寸煅烧彳j 储，域 佳配比方案为：硫铝酸盐水泥熟料5 o ，煅烧石膏5 0 ，硫酸钠1 o ”o ；2 0 螽1 6 詈，： 蜒8 善一 竖0 霎 函4 8 簸4 4 妻一。 蛙3 6 墨3 2 0121416820 n as ) 掺加雠 w 】 l2 0 氲1 6 誉，z 萋e 省4 啊0 3o3 j4 m4 1 5s l o 硫锚酸盐水泥熟料掺加擐( w _ 。 。口 苎 划 戆5 出 擐 世 ，亘 敞 缸秆ij 付掺枷i t , ( a l( b )( c 图3 i 各种冈素对h s c 水化l 大试体强度的影响 f i g 3 1e f f e c to f v a r i o u sf a c t o r so nt h es t r e n g t ho fh s cs e t t i n gf i ) rld a y 012t4 1618 2 0 n as o 掺加量1 w j 星 苎4 8 嚣a 出4 0 垂3 6 省3 2 董3 1 0 i i 。4 1 i j s5 j 硫锚酸盐水拢熟料掺加量f w ( a )( b ) 量 毫4 8 篙一一 崮4 0 垂3 8 拦3 2 答 复i l 谢掭j i 、” 图3 2 各种因素对h s c 水化3 天试体强度的影响 f i g 3 2e f f e c to f v a r i o u sf a c t o r so nt h es t r e n g t ho fh s c s e t t i n gf o r3d a y s n a ：x j 掺加量w q 。) 303s4045s0 硫铝酸盐水泥热科掺加量1 w l 霎6 8 西6 4 誊e o 垂5 6 楚5 2 鉴4 8 404s 505550 复l i 青掺肌f l j ( a ) ( b )f c l 图3 3 各种因素对h s c 水化7 天试体强度的影响 f i g 3 3 e f f e c t o f v a r i o u s f a c t o r s o u t h es t r e n g t ho f h s c s e t t i n g f o r7 d a ” 2 3 | 河北理工学院硕十学位论文 以每个因子各水平代表的实际状态为横坐标，以实验结果的平均值为纵坐 标，画出不同龄期各种因素对h s c 早期强度影响的示意图如图3 1 、图3 2 、图 3 3 所示，从图中我们很容易看出各因素对h s c 早期强度的影响情况。 表3 2 0 和图3 1 、图3 7 、图3 3 表明：n a 2 s 0 4 的影响礼：l 灭1 1 0 土i j 2 小影响 关系有峰值，最佳加入量为1 5 ，在3 天和7 天时n a 2 s 0 4 的影响效粜转 提高，仪次于硫铝酸盐水泥熟料的影响，影响趋势呈递增趋势。在z 种组分 中，硫铝酸盐水泥熟料在1 、3 、7 天对试体抗压强度影响都最为i ! j j 艋，随着硫 铝酸盐水泥熟料掺加量的增加，试样的抗压强度显著提高，呈递增趋势：石膏 在1 天早期增强效果优于n a 2 s o a 的影响，但呈递减趋势，随着i 情掺h l l , v1 7 n 埔 加，试样抗压强度降低，3 天和7 天时，石膏的影响效果最小，在3 天时，石膏 加入量与试样强度的关系仍呈递减关系，在7 天时，石膏有一最佳加入量为5 0 。 通过考察各因素之阳j 的交互作用可知，石膏的加入量和硫锃j 酸赫水泥熟料 之间有一相关关系，大约在1 ：1 左右，随着硫铝酸盐水泥熟料加入量的增加， 石膏的加入量也必须提高，这将引起制品当中s 0 3 含量的升高，并h 硫锚酸黼 水泥熟料4 的掺加量和5 掺加量的效果已经非常接近，因此，选取硫铝酸女h 水泥熟料的合适掺加量为4 ，复合石膏( 二水石膏和煅烧石膏配合比例为l ： 1 ) 的掺加比例则为4 5 之间；无水硫酸钠的j w z 量过高，会引起试样制。i 表面泛碱，因此，选取其加入量为1 5 2 o 较为合适，即方案0 5 、0 7 、0 9 的强度结果比较理想。 实际上，在0 5 、0 7 、0 9 三个方案当中，0 5 、0 7 由于硫铝酸盐水泥熟料过 多造成试样的凝结时间不正常，没有工程实用性，并且三天强度也不是太 高；而0 9 试样，虽然1 天强度不是最高，但比最高值只低3 6 m p a ，并且三天 强度达到最高，7 天强度仅低于最高值0 5 m p a ，其凝结时问比较长，稍微调 整，既能满足工程使用的要求，如果适当增加试样的粉磨细度，则可以适当降 低碱激发剂的加入量，降低试样当中的碱含量，但不会低强度。 2 4 河北理l 学院硕士学位论文 一一一一一一 由于正交试验的目的是考察n a 2 s 0 4 、硫铝酸盐水泥熟料和石膏二= 种外1 j l | 剂 之问的相关作用，没有掺加氟硅酸钠等其它几种外加剂，并且比表嘣 ! l 较低， 因此，所得强度结果偏低，但这并不影响考察n a 2 s 0 4 、硫锚酸盐水泥热料_ ；f 1 1 4 i 膏三种外加剂之间的相关作用。 综上所述，n a 2 s 0 4 、硫铝酸盐水泥熟料和石膏三种外加剂在水泥j 川蜮任 配比应为：n a 2 s 0 4 1 5 ，硫铝酸赫水泥熟料4 ，石膏4 。 3 3 最佳配料方案试验 在固定了部分外加剂最优配比的基础之上，引入氟硅酸钠、硫酸锃小索 磺酸钙等其它外加剂，试样比表面积为3 5 0m 2 k g 左右，确定r 三组比较f 拶p 的 配料方案，如表3 2 l 所示。 以启新p 0 4 2 5 级和冀东p 0 4 2 5 级水泥为对比样按净浆强度检验丰，j i 准测定 试样s 0 1 、s 0 2 、s 0 3 的标准稠度、凝结时间和净浆抗压强度，结果如表3 2 2 所 示。从表中结果可以看出，三个方案的结果除了3 天强度略低于对比样( 刈比 样为普通硅酸盐水泥，因此3 天富裕标号较多) ，7 天和2 8 天强度均超过了对 比样，凝结时间和标准稠度需水量也比较理想，可以认为达到了p s 4 2 5 级l i s ( 的标准。 表3 2 i 最佳方案组分配比 t a b l e 3 2 1 t h e b e s t f o r m u l a t i o n o f h i g h - c o n t e n ts l a gc e m e n t 塑! ! 望兰堕堡主堂堡堕苎 一一一 表3 2 2 最佳配料方案试验结果 t a b l e3 2 2r e s u l t so f t h eb e s tf o r m u l a t i o nt e s to f h i g h c o n t e n ts l a ge e m e o l 5 8 1 ”9 i 。 ( 。：，i ( g ) 鬲i i i i i i i 一( ) ( ) j i i i i j i i 一一j i ：i 广 s o i s 0 2 s 0 3 o x j d 3 5 0 3 5 0 3 5 0 3 6 0 3 8 0 2 ：0 5 i ：5 0 2 ：1 5 3 ：4 5 2 ：0 5 3 ：1 0 2 ：4 5 3 ：1 5 5 ：1 0 3 ：1 0 3 4 p s 4 2 5 等级h s c 的性能测试 3 4 1 p s 4 2 5 等级h s c 胶砂强度及凝结时间特点 按g b t 1 7 6 7 1 1 9 9 9 测定试样s 0 1 和对比样j d 的胶砂强度按( 玳7 t 1 3 4 6 1 9 8 9 测试样的凝结时间。所测结果如表32 3 所示。 表3 2 3 h s c 主要物理性能测试结果 t a b l e3 2 3m a i n p h y s i c a lp r o p e r t i e so f t h ei t s c s f a s 0 1 s a p f e ( 。：k g )( j ， b e n d i n gs t r e n g t hc o l n p l c - ；s i v c s 。“删。( h ：l ( m p a )s t r e n g i h ( m p a a e n i v i i ) isl n i t i a lf i n a l 3 d a y s2 8 d a y s3 d a y s 2 8 d a 、t 5 h s c3 8 83 2 7 2 ：0 03 ：0 06 6i 0 52 8 46 fj p o - j d3 9 2 2 3 62 ：3 03 ：3 06 19 l3 il5 98 s t a n d a r d 0 ：4 5( 1 0 ：0 03 56 51 504 25 从表3 2 3 中可以看出，h s c 除了3 天的抗压强度略低于对比样2 _ 夕j - j 0 它 强度检验值均超过了对比样的检验值，并远远超过了i s o 法胶砂强艘检验标准 的规定指标。凝结时间均比对比样有所提前，但符合国家标准规定的指标川j 以认为，本课题利用所研制的复合早强激发剂制备出矿渣掺量在7 0o d f ji - i s ( 箨 项指标符合p $ 4 2 5 级水泥的标准。 2 6 7 “k 4 8 广j 4 h 2 6 u 0 0 3 q 6 2 8m 鹋弭记陀 o 8 6 4 8卯n 船 7 6 5 6 8 2 3 3 4 3 3 3 3 2 2 5 o o 5 5 7 8 7 8 8 ，- 2 2 2 2 溺j t 瑾 学院颈士学能论文 3 4 2 p s 4 2 5 等级h s c 抗硫酸盐性畿特点 按g b 2 4 2 0 - - 8 1 标准以启新马牌4 2 5 级硅酸盐水泥为对比样进彳r 抗疏陵女k 侵蚀抗折强度试验，侵蚀溶液采用5 n a 2 s 0 4 溶液，侵蚀龄期选j 】( 2 8 人、- “j 天和18 0 天三个龄期。试验结果如图3 4 所示。 w 2 002 04 06 08 01 0 0 1 2 01 4 0 1 6 0 1 8 02 0 0 侵蚀龄期( 两 瑙3 4 不鼹侵锻龄期试体强糜的变纯 f i g 3 ab e n d i n gs t r e n g t hi nd i f f e r e n tp e r i o d s 从图3 4 可以番出：h s c 的抗硫酸盐 受蚀黢力避远凝过簧遴硅酸女水泥。 随饕侵蚀龄嫂豹增长，h s c 躲强度是不颧增长熬，壹到1 8 0 天时，尚未澎现镁 瘦豹魁臻现教；蠢毯酸载东泥试榉p c q x 程霞镶2 8 天时，强度就歼始洲缩， 并墨隧黄缓继龄簸豹增长，试体开始弯赫，表面开始出现开装、剿藩等飒象， 强度倒缩的辐度不断潜夫。 因j 鲍，h s c 眈普通硅酸盐水泥有更强的抗硫酸盐侵蚀能力。 3 5 h s c 的效益分析 本课题所研制的复合外加剂成本在5 0 0 元吨发套，按掺女g 蟹为水滋矮羹圭 的l o 十算，每吨水泥袁接囊4 造成本仅必t 3 2 元噫， k 生产嗣群等级数普通 硅酸熊水泥成本黪低终3 3 。嚣北，生产h s c 鬃寄较大豹社会效益希i 经济意 义。 2 ，o 9 8 7 6 5 4 墓善谶蠼嚣摆蛙匿 河北理i ：学院硕士学位论文 第四章高掺量矿渣水泥水化硬化机理的研究 4 1 试验药品与仪器 试验药品：工业级n a 2 s 0 4 、a 1 2 ( s 0 4 ) 3 、分析纯的n a 2 0 s i 0 2 9 1 1 2 0 、 n a o h 、c a c 0 3 、a 1 2 ( s 0 4 ) 3 6 h 2 0 ， 试验仪器：孔液压滤器( 自制) 、真空抽滤机、p h s 一2 c 型酸度计、磁力 搅拌器、水浴锅、6 4 0 0 - - a 型火焰光度计、i 。c | ) 一l 差热分析仪、c 8 0 型水化放 热速率测试仪、k y k y - - 2 8 0 0 b 型扫描电镜、b d 9 0 型x r a y 衍射仪。 4 2 试验方法 4 2 1 液相分析 ( 1 ) 硬化水泥浆体子l 液的提取方法 将试样按o 5 的水狄比加水充分搅拌成浆体后，装入密闭塑料容器，寮温 养护到预定龄期，取出稍加破碎，装入压滤模具内，用3 0 吨压力机以( ) 2 、， o 3 k n s 的加荷速率缓慢加压，压滤出的液相用密闭塑料容器封存i j i t ：碳化，以 备测试。 ( 2 ) 水泥水化液相的制取方法 用1 0 ：1 或2 ：l 的大水狄比加水将试样充分拌和，在2 0 * ( 2 湿气养护的条件 下振荡到规定龄期，用真空抽滤机抽滤，滤液用塑料密闭容器保存，以备测 试。 ( 3 ) 液相分析方法 液相的p h 值用p h s 2 c 型酸度计测定，c a o 含量用e d t a 配位滴定法测 定，a 1 2 0 3 含量用e d t a 铜盐回滴法测定，s i 0 2 含量用氟硅酸钾容鞋法测定， n a 2 0 、k 2 0 含量用火焰光度计测定，s 0 3 含量用钡盐沉淀法测定。4 8 。 4 2 2 a f t 含量的测定 用无水乙醇将被测试样终止水化后在4 0 左右烘干，用玛瑙研钵研磨至全 部通过2 0 0 目方孔筛，即为测定a f t 含量所用试样。准确称耿制备好的试样 5 6 克，放入2 5 0 m l 的干燥锥形瓶当中，加入1 0 0 m i 乙二醇一甲醇溶液，锥形 河北理r 学院硕十学位论文 瓶上加塞后，放在磁力搅拌器上搅拌2 3 小时，然后真空抽滤，并_ ；l i l l 孵洗涤 残渣1 0 次，把滤液移入4 0 0 m l 烧杯当中，放入水浴锅中蒸卜。 用1 0 m l ( 1 + 1 ) 的盐酸溶解蒸干试样，再用水稀释至2 0 0 m l ，加入i 、7 2 滴 l g l 的溴酚蓝指示剂溶液，滴加( 1 + 2 ) 的氨水至溶液出现蓝紫色，再滴加( h 1 ) 盐 酸至黄色，加入1 5 m l 的乙酸一乙酸钠缓冲溶液( p i l 3 ) ，放 乜炉上加热盒微沸 保持2 分钟，然后加入1 0 滴c u - - e d t a 和2 3 滴2 9 z 的p a n 指小制以 o 0 1 5 r n o l l 的e d t a 标准溶液滴定至红色消失，继续沸煮、滴定，直至红色不 再出现，呈现出稳定的亮黄色为止m 1 。 钙矾石含量的计算如下式： a f t ：! 坐型1 2 2 9 1 0 0 ，( 4 1 ) 1 0 0 0 g 式中： a f t 水化试样当中a f t 的含量， 7 1 ，。每毫升e d t a 标准溶液相当于a | 2 0 3 的毫克数，n w m l v 滴定所消耗的e d t a 标准溶液体积，m j o 一试样准确重量，g 4 , 2 3 矿渣水化程度的钡8 定 准确称取0 5 9 的磨细矿渣，加到所配溶液当中，搅拌使其分敞均匀，然历 用塑料袋将烧杯口密封，将其放到标准室温下静置养护。 到规定龄期时，先将固液分离，将固相放入到萃取液( 2 5 9 水杨1 骏+ 3 5 m l 丙酮+ 1 5 m l 甲醇) 当中，用磁力搅拌器在室温下搅拌6 0 分钟，然后静簧2 4 小 时”之后，用快速定量滤纸过滤，用甲醇洗净固楣部分。将滤纸放入坩埚谯低功 率电炉上扶化后，再在高温电炉中烧至8 5 0 。c 保温4 0 分钟，恒重后称其重齄 w 2 t 坩埚净重为w 1 ，滤纸灰分重量为w j ，则未水化矿渣的重量为刚： w = w 2 一w 1 一w 3 ， 矿渣的水化程度为： 口：0 5 忑- 一w 1 0 0 ，( 4 2 ) 河北理t 学院硕士学位论文 4 2 4 矿渣吸收消耗n a 2 0 和c a o 量的测定 称取1 0 9 磨细的矿渣样品，放入盛有1 0 0 m l n a o l 和c a ( o t i ) 2 混合标准溶液 的塑料瓶中，充氮气以防碳化，每隔1 0 分钟振荡饮，到规定龄期后用真空抽 滤机将液相抽滤，用火焰光度计测定滤液当中n a 2 0 的含量，川i 渺la 标准溶 液滴定滤液中的c a ( o h ) 2 浓度，计算早期矿渣吸收n a 2 0 承i c a ( ) 的啦“。 矿渣吸收n a 2 0 和c a o 的计算方法见式( 4 3 ) 、( 4 4 ) ： ? c a ，0 ：! 竺竺二竺坐! ：! 竺，( 4 3 ) ，= 二二_ 竺些二一，( ) g 式中： n a 2 0 矿渣对n a 2 0 的吸收量，g n a 2 0 k g 矿渣 m 。，原始液相当中n a 2 0 的浓度，m m o l l m 恤r ，水化后液相当中n a 2 0 的浓度，m m o l l ， c a o ：! 竺竺二丝! ! ! ! ! 型，( 4 4 ) “ 式中： c a 卜矿渣对c a o 的吸收量，g c a o k g 矿渣 m 。，原始液相当中c a o 的浓度，m m o l l m “，水化后液相当中c a o 的浓度，m m o l 1 4 2 5 近代测试 1 ) 水化放热速率的测定 准确称取1 s g 左右的水泥试样，以0 7 的水灰比用c 8 0 型水化放热速率热 测试仪测定其水化放热速率； 2 ) d t a 测定 按4 1 4 中的试样制备方法制备粉状试样，以c 一a 1 2 0 3 为参比物，在1 ( 7 1 ， 1 差热分析仪上进行d t a 测试； 3 0 。 塑! ! 堡：! ：堂堕堡堂垡堕壅一一一 ：j ) x r a y 衍射 在b d 9 0 型x r a y 衍射仪上采用铜靶，以2 【1 在5 6 0 。1 j , s j ：t 描范， 0 0 5 d e g 为步长进行x 衍射分析； 4 ) s e m 观察 块状试样镀膜后在k y k y - - 2 8 0 0 b 型扫描电镜上进行s e m 测试，脱察水化 产物的形貌、尺寸、生成部位及相互搭接等情况。 4 3 实验结果 测定结果如下： 不同龄期硬化试体的孔液组成如表4 1 所示； n a 浓度和o h 浓度对矿渣水化程度的影响如表4 2 、表4 _ 3 所示： 矿渣对n a 和c a 2 + 的吸收能力如表4 4 所示： s i 0 2 对矿渣吸收阳离子的影响如表4 5 所示： s i 0 2 对a f t 毒化作用如表4 6 所示： 可溶性a 1 2 ( s 0 4 ) 3 对h s c 早期液相组成的影响如表47 所示： 掺加不同石膏试样的液相成如表4 8 、4 9 所示： 掺入不同石膏的水泥试样的强度与a f t 含量如表4 1 0 所示： 部分水化试样的s e m 、d t a 和x r a y 射线分析结果以及s 0 1 试样 配比_ ! ! j 表3 2 1 ) 的化放热速率测定结果如图4 1 至4 1 6 所示 河北理i ：学院硕士学位论文 表4 1 h s c 不同水化时间的液相组成( r e t o o l l ) t a b l e 4 1c o m p o s i t i o n s o f l i q u i dp h a s eo f h i g h c o n t e n ts l a gc e m e n t i nd i f f e r e n t i ) e t i o d s ( m m o l l ) p e r i o d ( r n i n )s i 0 2a 1 2 0 3 f e 2 0 3 c a oo h s 0 1k ，on n ，o 了孺r = _ = = _ 百万_ t 而r 丽万可可一1 弧f 1 0 l1 5 一1 22 4 3 009 2 一 一1 41 8 9 0o5 8 一 一 1 2 0 5 3 6 0 0 5 2 一95 8 1 7 7 8 7 9 4 3 0 0 0 0 0 7 1 5 8 8 8 l 8 8 1 7 8 66 5 7 6 4 7 9 5 5 9 5 5 95 5 9 5 s 8 54 8 4 l1 9 4 35 5 4 3 s 5 1 0 8 0 一一一 6 9 81 3 1 8 3 3 8 9 4i i6 81 4 47 7 表4 2n a 。浓度对矿渣水化程度的影响 t a b l e4 2e f f e c to f n a + o n s l a g sd i s o r a n i z a i o n j n o 一p t iv a l u e( 1 ( t c a o s i 0 2a 1 2 如s qn a 再r 面r 百r 百f 1 石1 而 万一i f n 一2 n 一3 0 5 l 0 4 0o3 0 4 6 69 6 7 8 1 26 63 46 2 0 5 l 0 4 00 3 0 5 2 61 3 06 4 1 25 83 46 1 n 一4 0 5 10 4 5 0 3 64 7 6 1 6 4 5 21 26 0 3 52 表4 3o h 浓度对矿渣水化程度的影响 t a b l e4 3e f f e c to f o ho ns l a g sd i s o r a n i z a i o n “面广面f 瓦石菇而7p hv a l u e 1 ( ) o - - i 0 4 5 0 4 0 0 3 6 5 0 8 1 6 7 7 41 2 6 0 2 9 5 2 0 - - 2 0 5 1 0 4 0 0 4 05 2 5 1 6 7 7 4 1 2 9 0 3 6 5 5 0 - - 3 0 4 8 0 4 50 3 6 5 1 9 1 6 4 5 2 1 31 9 3 8 9 8 0 - - 4 0 5 1 0 3 8 0 3 2 5 3 4 1 5 8 0 21 3 3 0 3 97 j 3 2 河北理j 学院硕十学位论文 表4 4 矿渣对n a l 和c a 2 + 吸收试验的结果 t a b k4 4r e s u l to f s l a g sa d s o r b i n gn a + a n do h 560 5 0 0 06 6