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    硅灰對水泥性能的影響
    - 2019-04-30-

    本文研究了硅灰對水泥凈漿性能的影響,并對28d水泥凈漿進行了SEM分析。
    1、試驗材料及方法
      采用的硅灰來自泉州市威林特實業有限公司:粒徑為0.10.3μm的占81.09%SiO2含量為94.50%;水泥:32.5級普通硅酸鹽水泥,安定性合格。原材料化學成分見表1
                                                     表1 原材料的化學成分 %

    水泥凈漿強度試驗使用:2cm×2cm×2cm凈漿試體,固定用水量為27%。

    2 試驗結果 

    2.1 硅灰對水泥凈漿性能的影響

      硅灰對水泥凈漿抗壓強度和凝結時間的影響見表2。從表2可見,摻硅灰的水泥凈漿3d抗壓強度隨硅灰摻量的增加逐漸下降,且低于對比水泥凈漿;28d、90d抗壓強度都接近甚至超過對比水泥凈漿的強度,且隨硅灰摻量的增加逐漸增大。硅灰的摻入使得凝結時間稍有增加。

    表2 硅灰對水泥凈漿抗壓強度和凝結時間的影響

    早期強度隨摻量增加而降低,是由于硅灰替代水泥,使水泥礦物的相對數量減少;但是,由于硅灰極其微細,具有高火山灰活性,能吸收水泥水化產物Ca(OH)2,生成C-S-H凝膠,使Ca(OH)2晶體生長受到限制,晶粒細化,而且硅灰水化產物填充在界面,改善孔結構,使28d強度能趕上或超過對比水泥凈漿的強度。但是,28d3個月強度的增長幅度,摻有硅灰的不如對比水泥凈漿大,這主要由于硅灰的活性高,28d時基本反應完全,或被水化凝膠產物包裹,故后期對強度增長幾乎沒有貢獻,而水泥礦物28d后仍然能夠繼續水化。
      硅灰對水泥凈漿抗硫酸鹽、干縮率、抗碳化能力、抗凍性能的影響分別見表3~表6

    表3 水泥凈漿經硫酸鹽侵蝕的抗壓強度 Mpa

    注:模擬海水的組成為:2.7%NaCl+0.32%MgCl2+0.22%MgSO4+0.13%K2SO4,其余為水。


    4 水泥凈漿干縮率度驗結果 %

    水泥凈漿抗碳化性能

    6 水泥凈漿抗凍性能



     從表3~表6可以明顯看到:硅灰的摻入對水泥抗硫酸鹽侵蝕、抗干縮、抗碳化、抗凍等性能都有一定幅度的提高,提高的幅度一般能夠達到10%15%;而且硅灰的摻量越多,對水泥各種耐久性能的改善就越明顯。
    2.2 微觀分析
      水泥中摻入5%硅灰,對比不摻硅灰的水泥凈漿,水化28d,通過SEM進行水化產物形貌的觀察和分析,結果分別見圖1和圖2
      
      圖1顯示,對比水泥凈漿水化28d后,水化產物結構疏松,還存在沒有水化的水泥顆粒,而且出現大量生長較大、規則排列的Ca(OH)2晶體;而在摻硅灰5%的水泥漿體(見圖2)中,水化產物呈凝膠狀,幾乎找不到結晶完整粗大鈣礬石和Ca(OH)2晶體;水化產物沒有固定的規則外形,尺寸極其細小;硬化體呈現整體化結構,凝膠狀的水化產物并不獨立分散分布。

    3 結論

      1)在水泥中摻入2.5%5%10%的硅灰,其后期強度能趕上并超過對比水泥凈漿,摻量越大,增長越明顯。
      2)摻入2.5%5%的硅灰對水泥凈漿抗化學侵蝕性能、抗干縮、抗碳化、抗凍性能等都有一定幅度的提高,而且硅灰摻量越大,對水泥的性能改善越明顯。
      3)與對比水泥凈漿相比,摻入5%硅灰的水泥水化28d凈漿結構致密,孔隙少,看不到大量明顯的晶體。

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