矿物掺合料对阿利特—硫铝酸盐水泥与减水剂适应性的影响

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本文研究了C4A3S单矿物、矿物混合料以及阿利特-硫铝酸盐水泥对萘系减水剂(FDN)、氨基磺酸盐减水剂(AS)的吸附特性;利用实验室烧制和工业生产的阿利特-硫铝酸盐水泥,探讨了水泥熟料的矿物组成以及矿物掺和料对FDN和AS减水剂吸附特性的影响;测定了使用FDN或AS减水剂时,阿利特-硫铝酸盐水泥的标准稠度用水量、净浆流动度和流动度经时损失等工作性能、水泥的水化性能、凝结时间和抗压强度等物理力学性能,研究了粉煤灰、矿渣等掺和料对阿利特-硫铝酸盐水泥与减水剂适应性的影响。研究结果表明:采用紫外-可见吸收光谱法测定减水剂在不同水化体系的吸附量。在相同吸附时间内,FDN和AS减水剂在C4A3S混合料水化体系的吸附量与极限吸附量大于C4A3S单矿物水化体系,且两种水化体系的吸附能力远大于硅酸盐矿物C3S和C2S的吸附能力。当C3S含量一定时,随C4A3S含量的增多,阿利特-硫铝酸盐水泥对减水剂的吸附量与极限吸附量增大,其极限吸附量为硅酸盐水泥的1.22.5倍。粉煤灰和矿渣对减水剂的吸附量与极限吸附量较小,且粉煤灰的吸附能力较大。阿利特-硫铝酸盐水泥中掺入矿物掺合料,随掺合料掺量的增加,其对减水剂的吸附量与极限吸附量降低。熟料中C4A3S矿物含量对其水泥的工作性能影响显著。随C4A3S含量的增加,水泥的标准稠度用水量和减水率增大,水泥净浆初始流动度相近,但流动度经时损失增大。掺入矿物掺合料,可以改善阿利特-硫铝酸盐水泥与减水剂的适应性,且矿渣的效果好于粉煤灰。矿渣具有明显的辅助减水效果,可提高水泥净浆流动度,减小流动度经时损失。FDN和AS减水剂在水泥颗粒上的极限吸附量和流动度之间表现出反向对应关系。FDN和AS减水剂可明显改善阿利特-硫铝酸盐水泥颗粒及其水化产物的分散状态,并延缓早期水化产物的形成,至24h后,减水剂的延缓水化作用逐渐消失,水化产物的形成量逐渐增加,有利于AFt和C-S-H凝胶的良好匹配及改善水泥石的微观结构。掺入矿物掺合料,导致早期水化产物减少,水泥的水化放热速率和放热量降低。对于纯阿利特-硫铝酸盐水泥,随熟料中C4A3S含量的增加,凝结时间显著缩短,早期强度较高,但后期强度增进幅度较小。当加入FDN或AS减水剂后,水泥的凝结时间延长,各龄期强度明显提高,且AS减水剂的强度增强效果好于FDN。阿利特-硫铝酸盐水泥中掺入矿渣,水泥的初、终凝时间延长,凝结时间间隔亦延长。随矿渣掺量增加,水泥的3d强度明显降低,7d和28d强度降低幅度较小,随着C4A3S含量的增加,各龄期强度明显改善。掺入粉煤灰,水泥的初、终凝时间延长,各龄期强度降低,当粉煤灰掺量为40%时,早期强度大幅度降低。加入FDN或AS减水剂后,可明显地提高水泥的各龄期强度,尤其是早期强度提高幅度较大,且AS减水剂的作用效果明显好于FDN,矿渣水泥的强度增长大于粉煤灰水泥。双掺矿渣和粉煤灰,可发挥两种掺合料的“优势互补效应”,当矿渣/粉煤灰为3:1时,水泥的强度与单掺矿渣时相近,明显高于单掺等量粉煤灰的水泥,减水剂在复掺体系中亦能发挥良好的增强作用。
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