用交流阻抗方法研究碱激发矿渣水泥浆体水化和微观结构

摘要

碱激发胶凝材料具有降低环境影响，减小温室效应以及降低能源消耗的优势，是重要的生态型水泥品种，前景十分广阔。同时，水泥基体材料的交流阻抗特性与微观结构有着密切的关系，利用交流阻抗方法来研究水泥基体材料的孔隙率、孔结构和孔溶液可以得到非常可靠和准确的结果，该方法可望发展成为一种灵敏的无损结构测试方法。因此，可以利用非破损的交流阻抗方法对碱激发矿渣水泥浆体系水化特性进行更深入的研究，促进碱激发矿渣水泥的应用。
　　本研究主要围绕水玻璃模数和碱掺量对碱激发矿渣水泥水化过程中交流阻抗特性的影响展开，分析电路元件参数随水玻璃模数和碱掺量的变化规律。本次试验采用的水胶比为0.35，水玻璃模数为0、0.5、1.0和1.5，碱掺量按 Na2O的量占总胶凝材料质量的4％、6%和8%计算。
　　在本研究采用的40Hz-35MHz频率范围内测试得到了较为完整的高频半圆弧，且高频半圆弧的直径随着水玻璃模数以及碱掺量的增加而不断减小，这一现象使得在硅酸盐水泥浆体系交流阻抗研究中得到的相关结论不能直接应用于碱激发体系。同时，本研究提出了一个与实测Nyquist图拟合较好的等效电路模型，其中R1和R3分别表示连通孔和非连通孔内导电路径的电阻，n2是与不导电固相内毛细孔有关的常相角指数，n3是与水化产物中凝胶孔有关的常相角指数。
　　实验结果表明，R1和R3均随龄期的延长而增大，且在早期水化速率和孔溶液离子浓度的共同作用下，R1随水玻璃模数和碱掺量的增加而减小。由于碱激发矿渣水泥内5-10nm凝胶孔体积随水玻璃模数和碱掺量的增大而不断增加，凝胶孔数量增多，基体结构复杂程度提高，使得R3随0.5-1.5水玻璃模数和碱掺量的增加而增大。n2随水化龄期的延长而增大，随水玻璃模数和碱掺量的增加而减小。n2与交流阻抗测试得到的Nyqusit图偏转角有关，正确分离出Nyquist图中圆弧的组成，有助于对常相角指数的分析。n3在水化早期随龄期的延长而增大，之后基本保持在0.93-0.99之间不变，与0.5-1.5之间的水玻璃模数和4-8%的碱掺量无关，而水玻璃模数为0的矿渣水泥浆体n3则在0.72-0.75范围内基本不变。水玻璃和氢氧化钠激发的矿渣水泥浆体测试得到的n3存在差异，可能与不同激发剂激发得到的水化产物有关。0.5-1.5水玻璃模数激发的矿渣水泥，10-104nm范围内的孔对应的n2小于5-10 nm范围内的孔对应的n3，且与碱掺量无关，而氢氧化钠激发的矿渣水泥n2和n3相差不大。

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第1章 绪 论

1. 1引言

1. 2研究目的和意义

1. 3论文的内容

第2章 原材料及实验方法

2. 1主要原材料及性能

2. 2配合比设计

2. 3实验方法

第3章 水玻璃模数对碱激发矿渣水泥水化和微观结构的影响

3. 1前言

3. 2实验结果

3. 3结果分析与讨论

3. 4本章小结

第4章 碱掺量对碱激发矿渣水泥水化和微观结构的影响

4. 1前言

4. 2实验结果

4. 3结果分析与讨论

4. 4 本章小结

结论

参考文献

致谢

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