6.掺合料对硫铝酸盐水泥性能的影响.

1、第20卷第4期2006年10月 济南大学学报（自然科学版） JOURNALOFJINANUNIVERSITY（Sci. 21,） 摘 要:研究了不同掺量的矿渣、粉煤灰水泥砂浆抗折、-SEM。结果表 水泥中掺合料的种类很多，主要有:粉煤灰、矿渣、磷渣、沸石粉、火山灰、硅灰 等,目前在水泥中使用最为广泛、效果也较好的掺合料是矿渣、粉煤灰和沸石粉 3-7,3种掺合料不同掺量时对硫铝酸盐水泥砂浆的影响8,总结了一些掺合料对硫 铝酸盐水泥性能的影响规律。 明:,3序为:矿渣沸石粉煤灰;浆体后期水化速度减慢，表现为后期强度增长不大；掺 合料的加入可以增加结构致密性，提高抗Cl-渗透能力,3种掺合料作用效果

2、为：矿渣 粉煤灰 沸石粉。 关键词:硫铝酸盐水泥；矿渣;粉煤灰;沸石粉;Cl-渗透性中图分类号:TV423 文献标识码:A 1原材料与实验方法、仪器 1.1原材料 硫铝酸盐水泥自从诞生以来，以其早强、高强、 高抗渗、高抗冻、耐蚀、低碱度等特点在工程中应用越来越广泛1-2,特别应用于 冬季施工、水工工程、修补工程等特殊工程中。但是，硫铝酸盐水泥存在的一些缺 点（比如后期强度倒缩）限制了它的应用。解决好这些问题有利于该水泥品种的发 展和广泛应 实验所用的主要原料：硫铝酸盐水泥(R? SAC42.5),淄博产;1级矿渣,济南钢铁公司 产;n级粉煤灰，济南黄台电厂产;沸石粉，济南产;砂,标准砂(ISO

3、)。硫铝酸盐水泥，矿 渣,粉煤灰，沸石粉的化学成分见表1。 表1硫铝酸盐水泥、矿渣、粉煤灰、沸石粉的化学成分w 品 种 Loss CaO45.2535.412.571.42 SiO210.9632.3254.072.09 AI2O328.9312.0227.711.47 % 化学成分 Fe2O33.716.256.111.37 MgO1.42 Na2O-0.371.84 K2O-1.504.74 SO38.880.230.14-P2O3-0.16- 硫铝酸盐水泥 矿渣粉煤灰沸石粉 0.091.172.562.43 1.2实验方法、仪器 ISO进行,其中:水灰比(质量)为

4、0.5,灰砂比(质量)为1/3; ISO进行,其中:水灰比(质量)为0.29; NEL-KDU型混凝土渗透性检测系统进行，文中利用砂浆进行测 水泥砂浆实验按 水泥净浆实验按 Cl-渗透性实验按 试，其中:水灰 比为0.5,灰砂比为1/3，用 100mM 100m材100mm试模成型倒28d切割成 100mm 100mm 50mm试块撚后用4mol? L-1的Cl-溶液侵泡24h测Cl-扩散系 数。 所用仪器主要包括砂浆搅拌机、砂浆振实台、净浆搅拌机、试模、万能实验机、 抗压夹具。 2结果与分析 2.1掺合料对强度的影响 收稿日期:2006-03-27 基金项目：山东省博士基金(03BS060)

5、 作者简介:张云飞(1981-),男，安徽砀山人，硕士生;张德成 (1962-)，男,山东临沂人，副教授，硕士生导师。 掺矿渣、粉煤灰和沸石粉硫铝酸盐水泥砂浆的不同龄期的抗折、抗压强度，见图1 3。 ? 1994-2010 Chi na Academic Journal Electro nic Publishi ng House. All rights reserved. htt p: /www.c nki. net 0 W m 30 0 W J9 W H FD JD 30 W 010曲30 閱 科 张云飞，等:掺合料对硫铝酸盐水泥 性能的影响 图2掺粉煤灰的硫铝酸盐水泥砂浆的抗折、抗压强度

6、表2 Cl-扩散系数 掺合料质量掺量/% 051015202530 40 10-14m2? s-1 沸石粉 13.459.258.848.408.188.088.11- 矿渣 13.45-7.97-7.11-5.464.444.624.48 粉煤灰 13.45-8.45-7.32-6.676.494.83- 图3掺沸石粉的硫铝酸盐水泥砂浆的抗折、抗压强度 从图12可以看出,在硫铝酸盐水泥体系中掺入矿渣、粉煤灰时，其抗折、抗 压强度随着掺量的增加而降低，在相同掺量时掺矿渣的砂浆强度较高；从图3可以 看出，沸石粉质量掺量在5%以内时强度随掺量的增加而增加，掺量超过10%后强度 低于空白样,且随着掺

7、量的增加而下降。与28d强度相比，未加掺合料的砂浆3d强 度达到28d强度的85%,7d强度达到28d强度的92%,矿渣不同掺量时3d强度达到 28d强度的83%,7d强度达到28d强度的90%左右;粉煤灰不同掺量时3d强度达到 28d强度的75%,7d强度达到28d强度的82%左右;沸石粉不同掺量时3d强度达到 28d强度的80%,7d强度达到28d强度的85%左右，掺合料的加入使砂浆强度早期 降低。在相同掺量下,3种掺合料对强度的贡献率为矿渣 沸石粉 粉煤灰，另外，掺 入掺合料后的硫铝酸盐水泥浆体的 60d强度增加并不明显，与未掺的增加量相差不 大。2.2掺合料对Cl-渗透性的影响表2是掺

8、不同掺合料的硫铝酸盐水泥砂浆中 (28d)CI-扩散系数的实验结果： 5060 从上表可以看出，掺入掺合料后，硫铝酸盐水泥硬化浆体中Cl-扩散系数都会降 低,并且随着掺量的增加Cl-扩散系数降低，掺粉煤灰的降低最快，掺矿渣的降低次之, 掺沸石粉的降低最慢；但当矿渣的掺量达到40%时，其Cl-扩散系数变化不大。从上 表数据还可以看出，在相同掺量下，掺矿渣的Cl-扩散系数最小，掺粉煤灰的Cl-扩散 系数次之,而掺沸石粉的CI-扩散系数最大。2.3 XRD分析试验对未掺、分别掺 入10%矿渣、粉煤灰、沸石粉4组试样进行了 1d,7d,28d龄期的XRD分析，如图4 7所示。 从图4可以看出，硫铝酸盐

9、水泥试样1d就有大量钙矶石、凝胶生成，且随着水化龄 期的延长,7d、28d水化产物钙矶石、凝胶衍射峰和未水化硫铝酸钙衍射峰变化不 大,说明其1d水化程度比较高;而在图57中:当掺入掺合料后1d、7d、28d水化 产物钙矶石、凝胶衍射峰相对都比较低，随着水化龄期的增加，1d、7d、28d的水化 产物钙矶石、凝胶生成 ? 1994-2010 Chi na Academic Journal Electro nic Publishi ng House. All rights reserved. htt p: /www.c nki. net *-B-W* 水*-4i f nd ijldh耐 即丄以亠匚丫

10、醫 ST 瞬 X） 5（1 M Q 询 ID 吻 M 利 :EOT） D 10 S TD 4D W H 皿期 K 44 加 M 3 刖imj 济南大学学报（自然科学版） 第20卷图4 4 硫铝酸盐水化试样 *7 XRD图图5 图 6 XRD图 图7 掺沸石粉水化试样 XRD图 量逐渐增加,。2.4 SEM物钙矶石和凝胶生成量也很少，但分布比较均匀,很 少有大颗粒状的矿物存在，并且颗粒之间连结较未掺硫铝酸盐水泥硬化浆体的致密 特别是掺矿渣和粉煤灰的比较明显。结果表明，掺入掺合料后的硫铝酸盐水泥比未 掺的水化速度变慢；但改善了水泥结构。 、掺入质量分数为10%矿渣、粉煤灰、沸石粉4组试样各龄期进行

11、SEM分析，见 图811。 从图8可以看出，未掺掺合料时试样 1d就有大量凝胶及少量针状钙矶石生成,7d就有明显的柱状钙矶石生成，但分布不 均匀,还有少量大块未水化熟料矿物。而在图 911中,掺入掺合料后，水化7d仅有 少量针状钙矶石及部分凝胶生成，有大量未水化熟料矿物及部分掺合料颗粒存在T 且28d水化产 3结论 (1) 硫铝酸盐水泥砂浆的强度会随着掺合料掺 ，其中3种掺合料对强度贡献的大小依此为矿渣 沸石粉 粉煤灰，但沸石粉掺量低 于10%时有利于强度的提高； 1d7d28d 图8未掺掺合料时水化1d、7d、28d的SEM照片 1d7d28d 图9质量掺量10%矿渣的水化1d、7d、28d

12、的SEM照片 第4期 性能的影响 ? 1994-2010 Chi na Academic Journal Electro nic Publishi ng House. All rights reserved. htt p: /www.c nki. net 张云飞，等:掺合料对硫铝酸盐水泥 1d 7d图10 质量掺量10%7d的M1d7d28d 图11质量掺10%沸石粉的水化1d、7d、28d的SEM照片 (2) 掺入掺合料的硫铝酸盐水泥砂浆仍然具有较高的早期强度，但水化速度变 慢，后期强度仍有增长； (3) 掺入掺合料后的硫铝酸盐水泥浆体微观结 Hydrati onP erforma nceo

13、fSul phoalumi nateCeme ntMixedWithBle ndi ngMaterial ZHANDY un 2fei1,ZHANGDe2che ng1,2,ZHANGMi ng1, ZHANGWei1,XIAOChua n2mi ng1,CHENGXi n1 (1.SchoolofMaterialScie ncea ndEngin eeri ngJ inanUni versity, 构得到改善，抗Cl-渗透性能提高，作用效果为矿渣 粉煤灰 沸石粉。 参考文献： 1 王燕谋,苏幕珍，张 量.硫铝酸盐水泥M.北京:北京工业大 Ji nan250022,Chi na;2.Schoo

14、lofMatenalScie nceandEn gi necri ng, Wuha nUni versityofTech no logy,Wuha n30070,Chi na) 学出版社，1999. 2 李启棣,吴淑华.硫铝酸盐水泥混凝土的特性与应用M.北 京:中国铁道出版社,1989. 3 EWMiller.Ble ndceme ntApp licatio nan dim pl icatio nsJ.Ceme ntslag;flyash;zeolite;chlonde permeability 的试验研究J.混凝土与水泥制品，1995(4):12-15. 黄成华,王陪铭.矿渣超量取代水泥的砂浆性能研究J.混凝 土 ,2004(2):28-311 7 Chao-h un gHwa ng1Der-Hsie nShe n1Theeffectsofblast-furnace slaga ndflyasho nthehydrat