微纳米钙改性水泥净浆的常温与高温后性能

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较小尺寸的微米碳酸钙(MC)、纳米碳酸钙(NC)以及硅酸钙(CS),在水泥净浆中能够通过填充效应改善其孔结构,提高力学性能;高温湿热环境、微纳米钙在适当掺量时,通过发挥填充及晶核效应等,优化基体的微观结构,在一定温度范围内提高耐高温性能。为聚焦微纳米钙对水泥净浆的常温及高温性能的影响机制,本文采用微纳米钙改性水泥净浆进行实验研究,主要研究内容及结论如下:(1)不同水胶比时、不同尺寸及掺量的CS对拌合物流变性的影响。研究发现,CS尺寸越小、掺量越大或在更低水胶比时,拌合物的屈服应力和塑性粘度值反而越大。较小尺寸的CS具有大比表面积,掺量越大,对拌合物的吸附水作用越明显,导致拌合物的流变性变化。而水胶比变小,拌合物的流变性也会受到影响。(2)常温环境、0.40水胶比,采用四种CS(400、800、1250和3000目)掺入到水泥净浆中。CS(400、800、1250)掺量不超过10%,CS改性水泥净浆(CSP)的抗压强度均有所提高。CS3000无论在何种掺量下,均导致其抗压强度降低。四种CS掺量为20%,CSP的抗折强度均达到最大;0.35水胶比,CS对水泥净浆的抗压强度没有明显的增强作用。0.30水胶比,两种尺寸的CS(1250,3000)在掺量为20%时,CSP的抗压强度达到最大。CS掺量不超过30%,抗折强度随着CS掺量增加而增大。CS通过填充及桥联作用提高力学性能。(3)高温环境下、水胶比为0.40、0.35和0.30,CS3000掺量分别不超过10%、20%和30%时,均能够提高CSP的耐高温性。600℃以前,抗压强度始终大于对比试样。CS1250对水泥石的耐高温性能没有明显地增强作用。较小尺寸的CS3000通过发挥填充效应、晶核效应以及本身的耐高温性能等,提高CSP的抗压强度。(4)常温时,MC改性水泥基材料(MCP)的抗压强度大于纯水泥对比材料(PCP),NC改性水泥基材料(NCP)略低于PCP。具有更小粒径的NC掺入到水泥净浆中,增加了材料之间的介面缺陷,导致试样的抗压强度不仅没有增加,反而略有降低。具有较小尺寸的NC和MC仍能够通过填充效应以及晶核效应等,使得基体的微观结构更加密实。(5)水泥净浆中掺入3%的NC或MC,NCP、MCP和PCP的抗压强度分别在600℃、500℃和400℃达到最大,具体抗压强度分别为62.93MPa、73.30MPa和57.05MPa。NC和MC在600℃温度范围内具有一定的耐高温性能。(6)600℃以前,高温没有造成NCP、MCP和CSP(3000)的微观结构发生严重劣化。具有较小尺寸的NC和MC,能够通过晶核效应和填充作用等,使得基体的微观结构更加密实。具有较小尺寸的CS3000,同样可以通过填充作用和晶核效应,以及本身的耐高温性能和潜在的火山灰性质等,使得试样在600℃以前仍保持较好的微观结构。600℃以后,高温使得基体的微观结构迅速劣化。
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