毕业论文-骨料表面处理对水泥基材料性能的影响

石家庄铁道大学毕业论文骨料表面处理对水泥基材料性能的影响EFFECTOFTHEAGGREGATESURFACETREATMENTONTHEPROPERTIESOFCEMENTBASEDMATERIAL2014届材料科学与工程学院（系）专业无机非金属材料工程学号学生姓名指导教师完成日期2014年6月日摘要本文研究了使用酸碱对砂浆骨料表面预处理对砂浆强度的影响，化学预处理主要目的在于改变骨料表换粗糙度和活性，通过改变化学药品处理的时间的不同，通过对比不同药剂、时间处理后的砂浆试件的强度来观察并研究其中的机理，本文主要做了一下工作1砂浆配合比的设计工作，根据实验所需要和实验性质，研究化学预处理对于砂浆强度的影响不宜与使用高强砂浆，所以本文设计了M25、M5和M75三种的强度，实验配合比严格按照国标设计，设计目的在于突出表现出化学药品处理过的砂浆骨料对于强度的影响。2使用质量分数为10的氟化铵和氢氧化钠分别处理河砂，以处理15MIN和45MIN为两种控制方式，考察处理后的强度变化；处理时要特别注意时间的控制和处理结束后对于河砂的冲洗处理，要求不能存在残留的酸或碱，否则会对实验结果造成干扰，影响实验的准确性。3研究发现经过氟化铵处理的骨料所制作的试件的强度对比空白试件来说，处理时间越短的分组强度降低程度越大，例如氟化铵处理15MIN的试件强度平均降低473，而氟化铵处理45MIN的试件平均降低19左右；氢氧化钠处理的骨料所制作的试件的强度对比空白试验试件来说，处理时间越长的分组强度降低越大，例如氢氧化钠处理15MIN的试件强度平均降低16左右，而氢氧化钠处理45MIN的试件强度平均降低575左右。关键词配合比设计化学预处理强度变化ABSTRACTTHISPAPERSTUDIESTHEEFFECTOFTHEUSEOFACIDANDALKALIONMORTARSURFACEPRETREATMENTOFAGGREGATEONSTRENGTHOFMORTAR,THEMAINPURPOSEOFCHEMICALPRETREATMENTISTOCHANGETHEROUGHNESSANDACTIVITYOFTHEAGGREGATESURFACE,WECHANGTHECHEMICALTREATMENTOFDIFFERENTDURATIONTOOBSERVEANDSTUDYTHEMECHANISMOFTHEDIFFERENTDURATIONANDDIFFERENTAGENTSBYCOMPARINGOFTHESPECIMENSTRENGTHTHISPAPERHASDONETHEFOLLOWINGWORK1THEWORKOFDESIGNINGMIXRATIOOFMORTARACCORDINGTOTHENEEDOFTHEEXPERIMENTANDTHEEXPERIMENTNATURE,WEHNOWTHATSTUDYSONCHEMICALPRETREATMENTEFFECTONTHESTRENGTHOFMORTARSHOULDNOTUSEHIGHSTRENGTHMORTAR,SOIDESIGNTHREEKINDSOFINTENSITYM25,M5ANDM75THANIDESIGNEXPERIMENTACCORDINGTOTHENATIONALSTANDARDSTRICTLY,THEDESIGNAIMSTOSHOWTHEEFFECTOFCHEMICALPROCESSINGOFTHEAGGREGATETHEONTHESTRENGTHOFMORTAR2WEDEALRIVERSANDWITHAMMONIUMFLUORIDEANDSODIUMHYDROXIDEWHICHQUALITYSCORESIS10,INORDERTOINVESTIGATETHECHANGSOFTHESTRENGTH,WEDEALTHEAGGREGATEWITH15MINAND45MINTREATMENTSHOULDBEPAIDSPECIALATTENTIONPROCESSINGTIMEANDTHEFLUSHINGOFRIVERSANDWHENTHEEXPERIMENTEND,ITREQUESTTHATTHERESHOULDNOTBEREMAININGACIDORALKALIOTHERWISE,ITWILLCAUSEINTERFERENCETOTHEEXPERIMENTALRESULTSANDEFFECTTHEACCURACYOFTHEEXPERIMENTAL3COMPARINGTHETESTPIECETREATEDBYAMMONIUMFLUORIDETOTHEBLANK,WEFINDTHATTHESTRENGTHOFMORTARDECREASINGMOREWHICHPACKETPROCESSINGTIMEISSHORT,FOREXAMPLE,THESTRENGTHOFTHETESTPIECETREATEDBYAMMONIUMFLUORIDEIN15MINREDUCEBYANAVERAGEOF473,BUTSPECIMENSTREATEDBYTHEAMMONIUMFLUORIDIN45MINREDUCEBYANAVERAGEOFABOUT19THESTRENGTHOFMORTARDECREASINGMOREWHICHPACKETPROCESSINGTIMEISLONG,FOREXAMPLE,THESTRENGTHOFTHETESTPIECETREATEDBYSODIUMHYDROXIDEIN15MINREDUCEBYANAVERAGEOF16,BUTSPECIMENSTREATEDBYTHESODIUMHYDROXIDEIN45MINREDUCEBYANAVERAGEOFABOUT575KEYWORDDESIGNOFMIXPROPORTIONCHEMICALPRETREATMENTCHANGEOFSTRENGTH目录第1章绪论111界面过渡区对水泥基材料的影响112国内外界面过渡区的研究现状和前景2121国内外现状2122界面过渡区研究的发展前景213本论文的研究内容4第2章砂浆界面过渡区对水泥基材料影响的研究分析521界面过渡区的形成机理522骨料表面的处理方法举例5第3章实验材料及实验方法731砂的含水率试验（标准法）732砂的含泥量的检测试验7321含泥量试验7322泥块含量试验833水泥的检测指标9331水泥凝结时间的测定934砂浆配合比的设计9341确定M25砂浆的试配强度9342确定M5砂浆的试配强度10343确定M75砂浆的试配强度1035砂浆稠度试验1036实验材料及方法12361原材料12362实验方法12第4章实验结果及分析18第5章总结与展望1951总结1952展望19参考文献20致谢22附录23第1章绪论11界面过渡区对水泥基材料的影响过渡区的粘结强度较低，成为了水泥基材料中的一个薄弱环节，可视为水泥基材料的强度极限相。过渡区结构中存在的孔隙体积和微裂缝，对水泥基材料的刚性和弹性也有很大的影响，过渡区在水泥基材料中起着搭接的作用，由于该搭接作用的薄弱，不能较好的传递应力，所以水泥基材料刚性较小，特别是暴露在货或者高温环境下，由于微裂缝的扩展更激烈，是水泥基材料的弹性模量比抗压强度低的更快，更多。过渡区结构的特性也影响到水泥基材料的耐久性，由于存在于其中的微裂缝的贯通性，因此水泥基材料的抗渗性很差13。水泥基材料界面过渡层微观结构十分复杂，这意味着影响其强度的因素也很复杂，且各个因素并非独立作用，使得研究非常困难，难以系统化。根据目前的研究现状，在众多影响因素中，以下2点是最主要的1毛细孔隙的存在界面过渡区中水化产物与界面处骨料粒系之间的黏结是依靠分子间的范德华引力VANDERWAALSFORCEOFATTRACTION。因此，界面过渡区的强度取决于其中所存在孔隙的体积和孔径，孔隙的体积和孔径越大，其强度越低。即使对低水灰比的水泥基材料而言强度也很低。然而随龄期增长，界面过渡区的强度会逐渐增强。这是因为水泥和骨料之间发生缓慢化学反应而生成新的结晶产物，这些产物既能起到进一步填充界面过渡层中孔隙的作用，从而减弱其对过渡层强度的不利影响4、6。2微裂纹的出现和存在微裂纹的出现和存在是导致界面过渡区强度不高的又一重要因素。微裂纹的数量决定于各种不同的参数，其中包括骨料的粒径和级配、水泥用量、水灰比、新拌水泥基材料的密实程度、养护条件、环境湿度和水泥基材料的放热过程。例如，以级配差的骨料制作的水泥基材料拌合物在振捣过程中更倾向于泌水离析，从而在粗骨料周边形成较厚的水膜或水囊。在相同的条件下，骨料的粒径越大，可能形成的水膜的厚度也越大。在这种条件下形成的界面过渡区在承受拉应力时由于骨料和水化水泥的微应变更容易开裂7。12国内外界面过渡区的研究现状和前景121国内外现状从国内外的研究现状来看，关于水化水泥基相的研究比较全面深入，所形成的理论也比较成熟；分散粒子由于其自身性质单一稳定，对水泥基材料性能的影响相对较小；而界面过渡层因其组成成分和水泥水化物相同，故研究者常常忽略对其进行专门的研究。事实上，之所以把界面过渡区作为水泥基材料的一种独立要素，说明其结构和性能与非过渡区水泥水化物存在较大的差异，有必要对其进行单独的分析和研究。许多关于水泥基材料性能方面的现象难以从其他方面寻求解答，却能通过对界面过渡区的分析而得到解释。诸如随着粗骨料粒径的增大，水泥基材料的强度降低，在遭遇火灾时，水泥基材料弹性模量比抗压强度降低要快；水泥基材料的抗拉强度比抗压强度小一个数量级等等8。122界面过渡区研究的发展前景从复合材料的观点1113，普通水泥基材料可被视为三相材料,即含有水泥浆体、骨料、浆体与骨料之间的界面过渡区这三相。从SEM微观图像分析可得到,浆体与骨料之间的界面过渡区，孔隙率随着离骨料表面的距离增大而降低，新拌水泥基材料的骨料周围填充了水分,致使该界面区成为薄弱界面区。硅灰的掺加显著改善了界面过渡区的微结构，因为它能减少内泌水、密实堆积在骨料表面,与不掺硅灰的水泥基材料相比,界面区晶体量和孔隙率均减少,孔隙率梯度几乎消失，界面过渡区厚度也变小。通过对界面过渡区的改善可以达到许多水泥基材料性能方面的提升效果例如211降低水灰比从界面过渡区的形成机理可知，骨料表面附近区域水灰比高是过渡区薄弱的一个重要原因。凝土的水灰比越低，界面处水灰比就越低，孔隙率也越低。而且水灰比的降低提高了硬化水泥的强度和弹性模量，使水泥和骨料间弹性模量的差异减小，从而使界面处水膜厚度减小。大量相关试验证明，降低水灰比是抑制界面过渡层形成和改善其结构的有效途径。2选用性质优良的骨料不同性质的骨料制作的水泥基材料界面过渡区会有不同的性质。采用性质优良的骨料对水泥基材料界面过渡区结构和性能的改善也有重要意义。如果骨料吸水，则可以降低骨料周围浆体的水灰比，并因此减小界面的不利因素。例如采用陶粒作为粗骨料制作的水泥基材料强度可以远高于陶粒本身的强度，就是利用了陶粒吸水的原理。有水硬活性或潜在水硬活性的骨料可在界面处参与水化反应而改善界面。如选择适当的水泥熟料球作为水泥基材料的粗骨料等等。3改善水泥基材料制作工艺5水泥基材料的搅拌、成型和养护等工艺过程均可影响界面的结构和性质。例如，常规搅拌投料顺序为所以说界面过渡区的研究前景非常广阔，也非常有必要，对于界面过渡区的研究将会对水泥基材料的耐久性，强度等各方面有很大的改善。13本论文的研究内容在实验过程中我们会遇到下列种种情况砂浆的抗压强度要比其抗拉强度高，基本上高一个数量级；水泥基材料受拉时呈脆性而受压时呈相对的韧性；使用非常密实的集料砂浆渗透性仍然比相应的水泥浆体大一个数量级，水泥基材料中的寂寥的粒径增大其强度就下降，近些年的研究终于解释了这现象，界面过渡区作为水泥基材料的最薄弱的环节，该区域水化产物的组成及形貌与集体部分不同，其结构相对疏松，强度较低，在外界因素作用下，该区域容易出现裂纹。其力学性能、扩散和抗渗性能均比集体要弱，对影响水泥基材料的强度、弹性模量、收缩、传输等诸多性能产生910。本文着重讨论骨料经化学处理后对骨料表面特性与界面过渡区结构的影响。试图通过化学处理的办法实现骨料表面的活化与粗糙化，达到既消除目前界面过渡区不利的组分梯度分布现象，使弱区强化,又使界面区内同时含骨料组分和水化产物组分，其分布呈梯度变化而改善界面结构，消除界面应力，进而提高水泥基材料的物理力学性能。第2章砂浆界面过渡区对水泥基材料影响的研究分析21界面过渡区的形成机理目前国内外对于界面过渡区的形成的机理主要有三种解释，它们分别从不同的角度解释了界面过度去的各种特性，它们分别是1水加入后，集料表面的水膜厚度变大，沙粒和水泥粒子水产生相对位移以及沙粒可能在水泥浆体凝结之前发生沉降，发生局部泌水使水富集在骨料的下部，导致了局部的水灰比变大，以致于过渡区中的结晶的约束力小，晶料取向性增强，易于生长，晶料的生长导致了孔隙率的增大、晶柱尺寸增大、孔隙的孔径增大，晶体形成后从液相中析出，晶体量增多，CH、AFM富集在骨料下方15。2附壁效应也是解释界面过渡区形成最常用的机理，附壁效应即无水颗粒在侧壁上堆积的现象，侧壁指的是骨料的表面，但是附壁效应并不能说明界面区上约50UM的厚度，这是附壁效应解释界面过渡区形成的一个缺陷，所以它并不是现在解释界面过渡区形成的主流理论，这里本文也不在多作解释20。3胶体的缩水凝聚的过程也可以解释过渡区的形成。当一种胶体性的溶胶快速凝聚时会形成一个非常疏松多孔的结构，其中大多数粒子都只与两三个其他的粒子相连接，含有大量的溶液，凝胶在快速凝结之后，其中的粒子仍然保持着自由活动的能力，在水泥凝胶缩水期间，水泥凝胶体积收缩，水分被挤压出凝胶结构之外，从而使已浇筑水泥中初始均匀的物质在富固相物质和富水的情况重新排布，这种重新的排布导致了界面过渡区的形成，总结其收缩的作用主要来自于缩水凝聚的过程1。22骨料表面的处理方法举例1通过增加骨料水泥浆体界面粗糙度的方法，改变了集料的粗糙程度，以增加集料和水泥浆体的物理结合度，提高了界面结合力。但是通过增加集料的粗糙度的方法改性集料，就会使得集料过渡区的水泥浆体在受到外加载荷的情况下易发生应力集中，造成裂纹在尖端应力场的作用下迅速扩张，在施加外部载荷的情况下，易发生水泥基材料的开裂。同时集料表面的粗糙化也并没有解决集料水泥浆体界面区域不利的梯度分布现象，因此总方法不能从根本上解决问题16。2通过对惰性的集料进行深加工处理，使其表面形成具有水硬性的矿物质，利用水硬性矿物水化时消耗集料表面的水膜，同时其水化产生的水化产物又填充了集料水泥浆体之间的空隙，从而改善了集料水泥浆体之间的界面区。但是这种方法工艺过程比较复杂，且其对水泥水泥基材料前期的影响较小，但其后期强度会持续升高1718。3通过集料水泥浆体界面区的组分的梯度变化来改善水泥水泥基材料的物理力学、抗蚀性和耐久性。他们通过对集料进行表面化学处理的方法来使得集料表面粗糙化和活化，其主要是用磷酸、硫酸、氢氟酸和氢氧化钠进行表面处理19。本次实验主要以第3种实验方法为主要方法，通过酸碱分别对砂浆骨料进行处理，研究其中不同处理方法和不同处理时间对砂浆强度的影响。第3章实验材料及实验方法31砂的含水率试验（标准法）实验应采用下列仪器设备烘箱温度控制范围为（1055）；天平称量1000G，感量1G；容器如浅盘等。含水率试验（标准法）应按下列步骤进行由密封的样品中取各重约500G的试样两份，分别放入已知质量的干燥容器M1中称重，记下每盘试样与容器的总重M2。将容器连同试样放入温度为（1055）的烘箱中烘干至恒重，称量烘干后的试样与容器的总重M3。砂的含水率（标准法）按下式计算精确至011312CM（31）式中WC砂的含水率（）M1容器重量G；M2未烘干的试样与容器的总重G；M3烘干后的试样与容器的总重G；以两次试验结果的算术平均值作为测定值。1312CMM1200M2500M3485M1200M2500M3479WC150WC270所以WC6032砂的含泥量的检测试验321含泥量试验目的与适用范围是测定细集料中粒径小于0075MM的尘屑、淤泥和粘土含量，本方法部适用于人工砂、石屑等矿粉成分较多的细集料。试验器材如天平感量不大于1G，方孔筛孔径0075MM及118MM，烘箱、筒、浅盘等砂的含泥量的计算方法如下01NQM（32）QN砂中含泥量，M1试验前烘干试验试样质量，GM0试验后烘干试验试样质量，G以上两个试样试验结果的算术平均值作为测定值，两次结果的差值超过05时，应重新取样。测得所用砂的含泥量为256322泥块含量试验泥块含泥量实验的目的与适用范围是测定水泥混凝土用砂中颗粒大于118MM的泥块含量。试验器材有天平感量不大于2G，标准筛06MM、118MM，烘箱、筒、浅盘等。泥块含量的计算方法如下120KQM（33QK砂中大于118MM的泥块含量，M1试验前存留于118MM筛上试样的烘干试样质量，GM2试验后烘干试样质量，G以上两个试样试验结果的算术平均值作为测定值，两次结果的差值超过04时，应重新取样。经过检测得到所用砂的泥块含量为08733水泥的检测指标331水泥凝结时间的测定1凝结时间的测定可以用人工测定也可以用符合标准操作要求的自动凝结时间测定仪测定，两者有矛盾时以人工测定为准。2测定前的准备工作将圆模放在玻璃板上，在内侧稍稍涂上一层机油，调整凝结时间测定仪的试针使接触玻璃板时指针应对准标尺零点。3试件的制备以标准稠度用水量加水，按测定标准稠度用水量时制备净浆的操作方法制成标准稠度净浆后立即一次装入圆模振动数次刮平，然后放入湿气养护箱内。记录开始加水的时间作为凝结时间的起始时间。4凝结时间的测定方法为试件在湿气养护箱中养护至加水后30MIN时进行第一次测定。测定时，从湿气养护箱内取出圆模放到试针下，使试针与净浆面接触，拧紧螺丝12S后突然放松，试针垂直自由沉入净浆，观察试针停止下沉时指针读数。当试针沉至距地板23MM时，即为水泥达到初凝状态；当下沉不超过105MM时为水泥达到终凝状态。由开始加水至初凝、终凝状态的时间分别为该水泥的初凝时间和终凝时间，用小时（H）和分钟（MIN）来表示。测定时注意，在最初测定的操作时应轻轻扶持金属棒，使其徐徐下降以防试针撞弯，但结果以自由下落为准；在整个测试过程中试针贯入的位置至少要距圆模内壁10MM。临近初凝时，每隔5MIN钟测定一次，临近终凝时每隔15MIN测定一次，到达初凝或终凝状态时应立即重复测一次，当两次结论相同时才能定为达到初凝或终凝状态。每次测定不得让试针落入原针孔，每次测试完毕须将试针擦净并将圆模放回湿气养护箱内，整个测定过程中要防止圆模受振。经过检测凝结时间为初凝155分钟终凝265分钟34砂浆配合比的设计341确定M25砂浆的试配强度1根据JGJ982000第512条规定，砂浆试配强度为FM,OF20645250645062529MPA34查得标准差为0625MPA）2根据JGJ982000第514条第1款计算每立方米砂浆中的水泥用量根据JGJ982000第516条规定，每立方米砂浆中砂用量为1400KG。根据JGJ982000第517条规定，每立方米砂浆中水用量选用270KG。342确定M5砂浆的试配强度1根据JGJ982000第512条规定，砂浆试配强度为FM,OF206455064512558MPA36查得标准差为125MPA）2根据JGJ982000第514条第1款计算每立方米砂浆中的水泥用量根据JGJ982000第516条规定，每立方米砂浆中砂用量为1400KG。,031295018/53MCCEFQKGM,031580921/63MCCEFQKGM根据JGJ982000第517条规定，每立方米砂浆中水用量选用270KG。343确定M75砂浆的试配强度1根据JGJ982000第512条规定，砂浆试配强度为FM,OF20645750645187587MPA38查得标准差为1875MPA）2根据JGJ982000第514条第1款计算每立方米砂浆中的水泥用量根据JGJ982000第516条规定，每立方米砂浆中砂用量为1400KG。根据JGJ982000第517条规定，每立方米砂浆中水用量选用270KG。35砂浆稠度试验1目的砂浆稠度试验主要是用于确定配合比或施工过程中控制砂浆稠度，从而达到控制用水量目的。2仪器设备砂浆稠度测定仪由试锥、容器和支座三部分组成。试锥由钢材或铜材制成，锥高145MM，锥底直径75MM，试锥连同滑杆质量300G；盛砂浆容器由钢板制成，筒高180MM，锥底内径150MM；支座分底座、支架及稠度显示三部分，由铸铁、钢及其他金属制成；钢制捣棒直径10MM、长350MM，端部磨圆；秒表。3试验步骤将试锥、容器表面用湿布擦净，用少量润滑油轻擦滑杆，保证滑杆自由滑动；将砂浆拌和物一次装入容器，使砂浆低于容器口约10MM，用捣棒自容器中心向边缘插捣25次，轻击容器56下，使砂浆表面平整，立即将容器置于稠于测定仪的底座上；把试锥调至尖端与砂浆表面接触，拧紧制动螺丝，使齿条侧杆下端刚接触滑杆上端，并将指针对准零点上；拧开制动螺丝，同时以秒表计时，待10S立即固定螺丝，将齿条侧杆下端接,0318750924/73MCCEFQKGM触滑杆上端，从刻度盘读出下沉深度（精确至1MM），即为砂浆稠度值；圆锥容器内的砂浆，只允许测定一次稠度，重复测定时，应重新取样。4结果稠度试验结果应以两次测定值的算术平均值为测定值，计算精确至1MM。两次测试值之差如大于10MM，应另取搅拌后重新测定。测得两次数值的平均值为75MM。表31水泥砂浆配合比M25技术要求强度等级M25稠度/MM75原材料水泥325级河砂中砂水泥河砂水每1材料用量/KG1831400270配合比配合比例1725参考用水量表32水泥砂浆配合比M5技术要求强度等级M25稠度/MM75原材料水泥325级河砂中砂水泥河砂水每1材料用量/KG2121400270配合比配合比例1725参考用水量表33水泥砂浆配合比M75技术要求强度等级M25稠度/MM75原材料水泥325级河砂中砂水泥河砂水每1材料用量/KG2421400270配合比配合比例1725参考用水量36实验材料及方法361原材料水泥金鱼牌PO强度等级325细骨料河砂取475MM孔径以下粒径362实验方法分别用质量分数为10的氢氧化钠溶液和质量分数为10的氟化铵溶液浸泡骨料15分钟和45分钟，将其与未经腐蚀的对比骨料分别配置砂浆（见配合比表）所做时间为707X707X707的立方体试件，成型后在标准养护室中养护24H，再放入203水中养护至规定期龄，测定抗压强度。其中砂浆成型的具体操作如下1试件的制作砂浆试验用料可以从同一盘搅拌或同一车运送的砂浆中取出。施工中取样，应在使用地点的砂浆槽、砂浆运送车或搅拌机出料口，至少从三个不同部位采取。所取试样的数量应多于试验用量的12倍。砂浆拌合物取样后，应尽快进行试验。现场取来的试样，在试验前应经人工再翻拌，以保证其质量均匀。砂浆立方体抗压试件每组六块。其尺寸为707MM707MM707MM。试模用铸铁或钢制成。试模应具有足够的刚度、拆装方便。试模内表面应机械加工，其不平度为每100MM不超过005MM，组装后各相邻面的不垂直度不应超过05度。制作试件的捣棒为直径10MM，长350MM的钢棒，其端头应磨圆。砂浆试块的制作方法A向试模内一次注满砂浆，用捣棒均匀地由外向里按螺旋方向捶插捣25次，为了防止低稠度砂浆插捣后，可能留下孔洞，允许用油灰刀沿模壁插数次。插捣完后砂浆应高出试模顶面6MM8MM；B当砂浆表面开始出现麻斑状态时约15MIN30MIN将高出部分的砂浆沿试模顶面削去抹平。C在做好的砂浆试块面上，必须写好制作日期、强度等级、部位、砂浆种类。2试件养护试件制作后应在205温度环境下停置一昼夜24H2H，当气温较低时，可适当延长时间，但不应超过两昼夜，然后对试件进行编号并拆模。试件拆模后，应在标准养护条件下继续分别养护至3、7、28天，然后进行试压。标准养护的条件是A水泥混合砂浆应为温度203，相对湿度6080。B养护期间，试件彼此间隔不少于10MM。当无标准养护条件时，可采用自然养护。A水泥混合砂浆应在正温度、相对湿度为6080的条件下如养护箱中或不通风的室内养护。B水泥砂浆和微沫砂浆应在正温度并保持试块表面湿润的状态下如湿砂堆中养护。C养护期间必须作好温度记录。在有争议时，以标准养护为准。根据标准试验步骤所得强度源数据及强度数据如下表34M25源数据强度时间酸/碱3天强度（KN）7天强度（KN）28天强度（KN）164142161914419NAOH15MIN121524541142061218NAOH45MIN51119280241511212162HF15MIN8819184144164376181430HF45MIN144208324212440空白16184041651843表35M5源数据强度时间酸碱3天强度（KN）7天强度（KN）28天强度（KN）1332528615216246NAOH15MIN122026882116201131122NAOH45MIN961362429614189415242HF15MIN1041220141740HF45MIN152442续表35强度时间酸/碱3天强度（KN）7天强度（KN）28天强度（KN）HF45MIN1518425264825268486空白26826488表36M75源数据强度时间酸/碱3天强度（KN）7天强度（KN）28天强度（KN）1642633218419268NAOH15MIN184193081014299614828NAOH45MIN9142811610309156324HF15MIN12417276192184217219546HF45MIN122444425264825268486空白26826488表37M25强度强度时间酸/碱3天强度（MP）7天强度（MP）28天强度（MP）NAOH15MIN36239353NAOH45MIN14831052HF15MIN24840545HF45MIN38944390空白432486111图31M25强度发展规律表38M5强度强度时间酸/碱3天强度（MP）7天强度（MP）28天强度（MP）NAOH15MIN41058372NAOH45MIN25932660HF15MIN26537854HF45MIN396486112空白487644119图32M5强度发展规律02468102NAOHNAOHHFHF空白酸/碱强度（MP）3天强度（MP）7天强度（）28天强度（）024681024NAOHNAOHHFHF空白酸/碱强度（MP）3天强度（MP）7天强度（）28天强度（）表39M75强度强度时间酸/碱3天强度（MP）7天强度（MP）28天强度（MP）NAOH15MIN47951382NAOH45MIN25838577HF15MIN30042181HF45MIN465527119空白648710131图3313M75强度发展规律024681024NAOHNAOHHFHF空白酸/碱强度（MP）3天强度（MP）7天强度（）28天强度（）第4章实验结果及分析由以上数据可看出，酸碱处理细骨料均会影响水泥砂浆的强度，有柱形图可看出质量分数为10的NAOH溶液处理的细骨料处理时间为15MIN对砂浆强度影响较小。会有小幅度的下降，处理时间为45MIN对砂浆强度影响较大，强度会有相对较大的下降，反应机理用氢氧化钠处理骨料，反应式为NAOHSIO2H2ONA2OSIO2H2O，生成的NA2OSIO2H2O会吸水软化，对集料水泥浆体的界面是有害的，且NA的引入又会增加集料的碱含量，易发生碱集料反应，在水泥浆体的水化早期还会造成较大的结晶应力。由柱形图可看出，用质量分数为10的氟化铵溶液处理15MIN的细骨料对砂浆强度影响较大，而处理时间为45MIN对砂浆强度影响较小。反应机理用氢氟酸处理骨料，反应式为4HF溶液）3SIO22H2SIO3沉淀）SIF4（气体，硅酸会在水泥水化过程中起到一个阻止水泥中的硅酸盐水解的效果，因此处理时间越长砂浆强度会降低越多。第5章总结与展望51总结通过三个多月的努力，在老师和同学们的帮助下，关于骨料表面化学预处理对于砂浆强度的影响的实验研究结束了，本文主要研究了骨料表面的化学与处理对于界面过渡区的改变从而影响到砂浆的强度，在实验过程中因为本人实验实践经验的缺乏走了不少弯路，不过在指导老师和同学们的帮助下，终于预期完成了实验过程，另外本文还是几方面的不足，例如1、由于毕业论文时间的限制有许多方面的影响因素没有在实验中体现出来，对于界面过渡区的研究没有形成一个系统、全面的过程，比如酸碱的种类只分别采用了一种，我的预期是是分别采用两种以上酸碱进行处理，但是由于时间的限制而未能全部实现。2、由于实验器材的限制，未能对处理后的骨料表面状态进行微观的观察和分析。52展望目前，国内外很多针对集料表面改性的方法，但是没有一种方法既可以有效地改善集料水泥浆体的界面区性能，又能使工艺简单节约成本。本人认为，应当从以下两个方面来切入研究集料的表面改性1进一步引入梯度功能材料的概念体系，并结合表面包覆技术，使得集料与水泥浆体的界面结合更加紧密，大大的增加水泥及材料的强度。2通过新技术活化集料表面或者包覆水硬性矿物，改善界面区孔结构，切断集料水泥浆体形成的空网络，以改善水泥基材料抗蚀、抗渗及其耐久性。这样既有效增加了集料水泥浆体界面之间的粘结强度减少了孔隙率，同时也会消耗掉集料表面的水膜，彻底解决集料水泥浆体的界面区薄弱问题。混凝土的集料浆体界面薄弱区作为混凝土最薄弱的环节，同时也影响着水泥基材料的整体性能。我们不但要单纯的考虑界面区域，还要着眼于这个整体。使得表面改性技术不但解决界面薄弱区的问题，还要改善水泥基材料整体的抗蚀、抗渗性能。真正实现混凝土经济与环境的可持续发展。参考文献1管学茂，杨雷混凝土材料科学北京工业出版社，201181161282凌志达，吕忆农大坝混凝土的水泥石石英集料界面结构研究J硅酸盐学报，1990，18（2）973FM李著，唐明述，杨南如，胡道和，闵盘荣译水泥和混凝土化学第三版M北京中国建筑工业出版社，1980，1963654沈洋，许仲梓，唐明述界面区结构对水泥砂浆强度的影响J南京化工大学学报，1995，174105袁民新拌混凝土界面过渡区改性工艺方法探讨工程与建设，2008，2267507526江晨晖，吴星春，胡丹霞界面过渡区对混凝土性能的影响及其改善措施中国建材科技，20060231347沈洋水泥浆体集料理想界面结构的研究D南京南京化工学院材料科学与工程系，19938朱信华，孟中岩ZHUXINHUA,ETAL梯度功能材料的研究现状与展望J功能材料JFUNCTMATER，19989杨久俊等骨料表面化学预处理对界面区组分梯度分布和混凝土力学性能的影响J混凝土制品与水泥制品，2003，529212112710杨久俊等骨料表面化学预处理对界面区组分梯度分布和混凝土力学性能的影响J混凝土制品与水泥制品，2004，111MINDESSTESTSTODETERMINDTHEMECHANICALOFTHEINTERFAEIALZONEAINMASOJCEDINTERFAEIALTRANSITIONZONEINCONCRETECRILEMREPORT11LONDONETHEDEDUSTINGTECHNOLOGY,FLUEGASDESULPHURIZATIONTECHNOLOGYANDSCREENTECHNOLOGY,BASICALLYSOLVETHEDUST,SO2ANDNOXEMISSIONSANDNOISEPOLLUTIONUTILIZATIONOFLOWGRADERAWFUELANDINDUSTRIALWASTE,ANDRELIEVETHESOCIALENVIRONMENTALLOAD,PROMOTETHESUSTAINABLEDEVELOPMENTOFCEMENTINDUSTRYIMPROVETHEENERGYSAVINGUPGRADES1THEDEVELOPMENTOFCIRCULARECONOMYDISPOSEINDUSTRIALWASTE,TOXICANDHAZARDOUSWASTE,CITYSLUDGE,GARBAGEWITHCEMENTKILN,INORDERTOACHIEVEGREENDEVELOPMENTOFCEMENTINDUSTRY（2）CONSTRUCTIONWASTEHEATPOWERGENERATIONPRODUCTIONLINEBYTHEENDOF2010,ITHASBEENSUPPORTINGTHECOMPLETIONOFWASTEHEATPOWERGENERATIONPRODUCTIONLINENEARLY500,BY2020,THEREARE1000NEWDRYCEMENTPRODUCTIONLINENEEDTOBESUPPORTINGTHECONSTRUCTIONOFWASTEHEATPOWERGENERATIONDEVICE,EACHSETOFWASTEHEATPOWERGENERATIONDEVICENEEDSTOINVEST60000000YUAN（3）THERETROFITOFTHEMOTOR,GRINDINGANDDUSTCOLLECTIONSYSTEMTHEVARIABLEFREQUENCYMOTORTOTRANSFORMTHEEXISTINGLARGEPOWERMOTOR,WECANUSETHEENERGYSAVINGGRINDINGTECHNOLOGY,CARRIESONTHETRANSFORMATIONTOTHEANNUALPRODUCTIONCAPACITYOF600000TONSSCALEGRINDINGSYSTEMTHEIMPROVEMENTOFENERGYSAVINGANDENVIRONMENTALPROTECTIONOFMININGEXCAVATIONEQUIPMENT,THEENERGYSAVINGEMISSIONREDUCTIONINVESTMENT280000000000YUANITSEEMSTHATTHECEMENTOFLOWCARBONECONOMYHASGREATDEVELOPMENTSPACEANDWECANREDUCECARBONEMISSIONSOFCEMENTINDUSTRYINTHEDEVELOPMENTOFLOWCARBONECONOMYTHROUGHTECHNOLOGICALINNOVATION,WESHOULDFIRSTCLEARTHETECHNICALROUTE,THESTANDARDOFGOODENERGYSAVINGEMISSIONREDUCTIONTARGETSANDSTANDARDSTHENTHEINVESTMENT,SPACEOFEMISSIONREDUCTIONFOREACHTECHNIQUEWEREANALYZED,ENERGYEFFICIENCYMUSTBETHEPRINCIPLETOSEEKTHEEFFICIENTANDSUSTAINABLEDEVELOPMENT（1）WECANRESEARCHANDDEVELOPMENTOFNEWTECHNOLOGY,THENEWDECOMPOSITIONKILNCALCININGANDCRUSHINGANDGRINDINGTECHNOLOGYTHROUGHINDEPENDENTINNOVATION,USINGADVANCEDTECHNOLOGYTOIMPROVETHEEFFICIENCYOFEACHPROCESS2IMPROMINGTHEPRODUCTIONOFOTHERCHEMICALS,REDUCETHEEMISSIONOFCO2WITHPRODUCEDBYTHERECOVERYOFTHECEMENTPRODUCTIONPROCESSOFCO2,（3）WECANREDUCETHEEMISSIONOFCO2GENERATIONCLINKERPRODUCTIONPROCESSBYADJUSTINGTHECEMENTSTRUCTURE,4IMPROVINGTHEPROPORTIONOFALTERNATIVERAWMATERIALS,FUEL,REDUCETHELIMESTONEANDFOSSILFUELCONSUMPTION2THEWAYSTOREDUCECARBONEMISSIONSONCEMENTINDUSTRYTECHNICAL1IMPROVINGTHEENERGYEFFICIENCYOFCEMENTPRODUCTION2MAKINGUSEOFALTERNATIVERAWMATERIALSANDFUELMAINLYUSESTHELOWFOSSILFUELALTERNATIVETOCONVENTIONALFUEL,WECANUSENONCARBONATECALCIUMMATERIALINSTEADINGOFLIMESTONE,SUCHASTHEUSEOFFLYASH,COALGANGUE,CARBIDESLAG,VARIOUSTAILSLAGINSTEADOFLIMESTONE,ANDTHEUSEOFAPPROPRIATEINDUSTRIALWASTETREATMENTEDTOREPLACCEMENTCLINKER,WECANREDUCETHEPRODUCTIONOFCEMENTCLINKERINAMOUNTTOREDUCTHEEMISSIONOFCO23ADJUSTINGTHEMATERIALCOMPOSITIONINCLUDESSULPHOALUMINATECEMENT,GEOPOLYMER,MGOCEMENTETCCHINADAILY11/03/2008PAGE5绿色水泥1水泥行业发展现状水泥是混凝土的一种主要成分,是世界上最广泛使用的人造材料,是建设道路、桥梁和建筑不可或缺的一部分。而要使水泥需要加热熔解石灰石和其他一些物质，其温度非常高，这一过程释放到大气中大量的二氧化碳，会导致全球变暖的问题。近年来,在中国经济快速健康发展的背景下,我国水泥工业的发展以创纪录的速度获得更大的成就。水泥生产过程由于新旋风预热器干燥的迅速增多,从而提高效益显著。当前,我国新型干法水泥生产技术和新型干法水泥窑设备制造技术发展迅速,新型干法水泥窑已达世界先进水平。此外,中国加速产业结构调整的水泥厂和大水泥生产集团变得越来越强大。这些事实表明,中国水泥产业正在蓬勃发展。中国水泥工业的成就源于这个产业的长时间的斗争,实施水泥产业政策,把焦点集中在产业结构调整,依靠改革和技术上的改进,旨在提高效益。现在是水泥工业调整和优化的关键阶段。显然,水泥行业调整的目标就是坚定不移地扩大新型干法水泥生产的范围，同时减少小规模水泥窑的生产，从而在短期内完成水泥行业的调整。政府在政策上鼓励在资源丰富的地区建设新型干法水泥窑。建立科学的发展观,理性并充分利用资源、减少资源消耗、减少废物排放、实现生态需求的发展、迅速实现构建社会主义和谐社会的目标、推进新型工业化、实现可持续发展是水泥工业发展的重要任务和历史使命的人。传统的水泥工厂一般都高能耗和高排放,但是发达的拉法基瑞安水泥模式在循环经济减少污染、节约能源方面在中国给我们树立了一个好榜样。拉法基瑞安的污泥使用项目九月份已经在重庆南山水泥厂实施。这个项目是拉法基瑞安和重庆环境保护局联合开发的。在65亿元人民币的投资下,它每年的水泥生产消耗掉来自当地污水处理厂的36000吨的污泥,在2007年南山的产量已经超过了2万吨。在过去，污水处理厂的污泥传统上被埋在污水处理厂专门的垃圾掩埋场,但在新的项目中来自污水处理厂的污泥将加工成一种生产水泥的原料。每带走一吨的污泥污水处理厂将会提供南山水泥厂100元费用。这样不仅水泥生产的成本的降低,而且填埋垃圾造成的环境污染也有所减少了。南山水泥厂的一名技术人员在隆隆的水泥窑前说道“使用用污泥来造水泥和以前没有什么不同”。利用污泥制造水泥的技术最早是上世纪90年代末期在法国拉法基水泥工厂应用的,它目前同样被应用在日本和韩国。拉法基集团在中国的主席和首席执行官布鲁诺LAFONT说“拉法基愿意给中国提供技术和经验”。然而,中国水泥协会的副秘书长张健新说“这样一种事业在时下中国的水泥工厂中是很少出现的，拉法基的创新循环经济制度在中国树立了一个好榜样。在污泥使用的同时,预热利用WHR项目也已经开始在南山水泥厂实施。82亿元的项目能满足南山水泥厂30的总用电量。据预测,这项投资将在三年内收回成本。他说“市场电价为每千瓦时05元,但我们的生产成本的仅仅是每千瓦时的电力01元”。余热占水泥生产过程中所有热量消耗的30。预热利用WHR项目计划通过蒸汽涡轮机从水泥窑中回收余热转化为能量将每年节省45亿千瓦时的电力,减少70,000吨的二氧化碳排放量。除了南山,拉法基瑞安在四川和云南也投建了五个余热利用项目。WHR技术也被用在其他中国水泥工厂。安徽海螺水泥股份有限公司是中国最大的水泥企业。到2007年底,WHR余热项目装机容量达到168,900千瓦时以上,整体余热回收能力占全中国水泥工业的31。安徽海螺计划在2008年将投建另外19个的余热项目,每年可以生产379亿千瓦/小时的电力。换句话说,节约136万多吨的标准煤,每年可以节省成本一亿元。海螺集团是国内水泥余热发电的最早应用者，为建设资源节约型、环境友好型工业企业，推进节能减排，1998年3月，中国首套余热发电机组在海螺建成投产。通过近十年的消化、吸收和集成创新，海螺研发了具有自主知识产权、国际领先水平的水泥余热发电综合利用技术。一条5000吨生产线每天可利用余热发电2124万度，吨熟料发电量可达40度，可解决60的熟料自用电，产品综合能耗可下降18。由于现实的需要,河南省新旋风预热器新型干法水泥生产线,日生产能力达到5000吨以上必须配备WHR设施。国家发改委希望中国在2010年之前40的新型干法水泥生产线使用WHR设备。那时,全年WHR所产生的电力将达到893亿千瓦时。自1985年以来,我国水泥生产量连续21年是全世界最高的,占全球年产量的48。国家发改委的统计数据表明中国的水泥生产量在过去的八个月达到887万吨。从目前市场情况来看，水泥行业将会持续高速发展势头，以可持续发展为目标，以节能降耗、综合利用为基础的发展战略在水泥生产中将越来越重要。国家早在行业“十五规划”中提出“生产设备趋向大型化，生产过程向自动化和智能化发展，注重规模效益和节能降耗”，水泥生产大型化的发展趋势十分明显。而同时，自动化技术研发与应用的创新可以反过来促进工艺的改进和提高。在未来的一段时间，如何提高水泥生产设备的生产效率、降低能耗和减小环境负担将是水泥生产的发展方向。水泥工业煤炭消耗量在中国占煤炭消耗总量的15。目前,中国的二氧化碳排放量位居世界第二。根据第11个五年计划，中国水泥工业从2006年至2010年制造每吨水泥的能量消耗较前5年应该降低百分之二十