水泥助磨剂对水泥与减水剂相容性及混凝土耐久性影响研究

摘要

能源消耗加速与资源的日益紧缺，使得能降低能源消耗、提高水泥产量的水泥助磨剂应用逐渐广泛。高分子助磨剂与复合型助磨剂相比，由于其具有掺量低、助磨性好、增强效果显著等优点，得到了越来越多的关注。与此同时，随混凝土高效减水剂的广泛应用，其与水泥之间的相容性问题也显得越来越重要，成为水泥行业关注的热点。由于水泥与减水剂相容性的影响因素众多，本文以本课题组合成的一种含有羟基、羧基、磺酸基的新型高分子助磨剂(GA)为研究对象，研究了采用外掺法，保持其他影响因素不变时，研究助磨剂对水泥与减水剂之间相容性以及对混凝土耐久性的影响。
　　以标准稠度用水量、凝结时间、流动度与经时保持值等一些物理性能为研究对象，考察GA对水泥与减水剂的相容性影响;并与助磨剂三乙醇胺(TEA)和二甘醇(DEG)对比。结果表明:与TEA、DEG相比，GA具有减水引气缓凝作用与较好的流动度保持性，与聚羧酸减水剂(PCS)、脂肪族减水剂(SAF)和萘系减水剂(PNS)复掺时，GA能降低标稠用水量、提高新拌混凝土坍落度与含气量及延长水泥初终凝时间;0～60min时，净浆流动度的变化幅度均优于各基准组值;在用水量不变时，复掺GA与减水剂会降低胶砂及混凝土早期强度，而对28d强度影响随掺量不同而变化。在一定掺量范围内（≤.05％），GA会改善水泥与SAF及PCS的相容性，其中对水泥与SAF相容性改善更为明显。随水胶比降低，GA对混凝土后期强度提升幅度更大，对水泥与PCS相容性改善越明显。其缺点是会降低混凝土早期强度，降低水泥与PNS相容性，因此其掺量不宜超过0.05％。
　　应用XRD，SEM，MIP分析水化产物组成、形貌与孔结构，从而分析GA对水泥水化的影响及作用方式。结果表明，GA对水化产物类型无影响;会延缓早期水化，使混凝土表面疏松、空隙较大，略微加速后期水化，使得混凝土表面更为致密;与PCS、SAF复掺时，GA会提高混凝土中小于100nm孔含量，降低大于200nm的孔含量、平均孔径与最可几孔径，而与PNS复掺时，GA则会有截然相反的作用;随着混凝土水胶比减小，GA能显著提高小于100nm的孔含量，降低大于100nm的孔含量。
　　最后，研究了GA与PCS复掺时不同水胶比的混凝土耐久性能，从而分析GA对混凝土耐久性能的影响和作用机理。结果表明:在总的含气量略微增加的基础上，掺入GA后，改善了混凝土内部的孔隙特征与孔径分布，降低了大孔数量与连通孔的数量，提高了密闭气孔数量，从而改善混凝土耐久性能;水胶比降低可以改善混凝土的空隙率，提高混凝土密实性，从而改善混凝土的耐久性能。
　　结合相容性试验结果与耐久性结果，确定该助磨剂由于减水剂的种类不同，其最佳掺量范围为0.03％～0.05％。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 助磨剂的研究进展

1．2．2 助磨剂与混凝土减水剂机理研究

1．2．3 助磨剂对水泥与减水剂相容性影响研究

1．2．4 助磨剂对混凝土耐久性影响研究

1．3 目前存在的问题

1．4 本文的研究内容与研究思路

1．4．1 试验总体思路

1．4．2 试验研究内容

1．5 本文研究的创新点

第二章 原材料及试验方法

2．1 试验原材料与试剂

2．1．1 硅酸盐水泥

2．1．2 粉煤灰

2．1．3 减水剂

2．1．4 助磨剂

2．1．5 集料

2．1．6 拌合水

2．2 配合比

2．2．1 水泥净浆配合比

2．2．2 混凝土配合比

2．3 试验方法

2．3．1 水泥净浆性能测试

2．3．2 水泥胶砂性能试验

2．3．3 混凝土基本性能试验

2．3．4 混凝土抗压强度试验

2．3．5 混凝土抗冻性能试验

2．3．6 混凝土抗氯离子渗透试验

2．3．7 混凝土抗硫酸盐侵蚀性能试验

2．3．8 混凝土微观试验研究

第三章 助磨剂对水泥与减水剂相容性的影响

3．1 概述

3．2 水泥净浆基本性能

3．2．1 水泥净浆标准稠度用水量

3．2．2 水泥净浆流动度与经时变化

3．3 水泥胶砂基本性能

3．3．1 水泥胶砂减水率

3．3．2 水泥胶砂强度

3．4 混凝土基本性能

3．4．1 混凝土含气量

3．4．2 混凝土坍落度

3．4．3 混凝土强度

3．5 本章小结

第四章 助磨剂对混凝土耐久性的影响

4．1 混凝土抗冻性能研究

4．1．1 概述

4．1．2 试验结果与分析

4．2 混凝土抗氯离子渗透试验研究

4．2．1 概述

4．2．2 试验结果与分析

4．3 混凝土抗硫酸盐侵蚀性能研究

4．3．1 概述

4．3．2 试验结果与分析

4．4 本章小结

第五章 助磨剂对混凝土微观结构影响分析

5．1 环境扫描电镜(ESEM)微观形貌分析

5．2 X射线衍射(XRD)分析

5．3 压汞(MIP)分析

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 本文结论

6．2 展望

致谢

参考文献