外加剂对贝利特-硫铝酸钡钙水泥结构和性能的影响

摘要

贝利特-硫铝酸钡钙水泥是一种新型水泥，具有节约资源、能源和环境友好等特点，实现该水泥的工业生产和工程应用具有重大意义。本论文旨在研究工业废石膏做缓凝剂与贝利特-硫铝酸钡钙水泥的适应性，并研究了早强剂、减水剂与该水泥的作用机理，进一步改善贝利特-硫铝酸钡钙水泥性能，为其工程应用奠定基础。主要结论如下：
　　工业废石膏（柠檬石膏、磷石膏和脱硫石膏）可以代替天然石膏作为贝利特-硫铝酸钡钙水泥的缓凝剂，且柠檬石膏、磷石膏和脱硫石膏在该水泥中的适宜掺量分别为13％、15%和15%；在工业废石膏适宜掺量条件下，水泥的早期强度与掺加天然石膏相当，且后期强度要优于掺加天然石膏水泥，同时水泥安定性良好；在等量SO3条件下，柠檬石膏溶解速度最快，其水化速率较快，掺加柠檬石膏水泥的初始水化速率约两倍于掺加其他石膏的水泥；工业废石膏中的杂质会对水泥凝结时间以及水化过程产生影响，磷石膏中少量可溶性磷酸根可形成不溶物，覆盖水泥颗粒表面，延缓水化；柠檬石膏中少量的柠檬酸可以降低体系的碱度，促进水化。
　　Na2SO4、Ca(NO3)2和Ca(HCOO)2都可以作为贝利特-硫铝酸钡钙水泥的早强剂，其适宜掺量分别为0.5%、0.5%和2.0%，此时水泥的3d抗压强度分别增长了13.2%、18.2%和20.9%；Na2SO4主要是生成了二次石膏促进了AFt的形成，Ca(NO3)2主要是增加了水泥的离子浓度和溶解度，促进了其水化反应；Ca(HCOO)2由于其 HCOO-的特性，同时促进了AFt的形成和硅酸盐相的水化；虽然TEA能够促进AFt的形成，但也同时抑制了硅酸盐矿物的水化，而不适合用作该水泥早强剂。
　　聚羧酸、萘系、脂肪族和复合减水剂均可以作为贝利特-硫铝酸钡钙水泥的减水剂，其适宜掺量分别为1.2%、2.0%、2.0%和2.6%，对应的水泥净浆的流动度为258 mm、282mm、285 mm和289 mm；与普通硅酸盐水泥相比，上述减水剂在该水泥中的适宜掺量均较大；使用聚羧酸减水剂时净浆的经时损失很小，而萘系、脂肪族和复合减水剂的经时损失较大；减水剂会吸附在水泥颗粒表面，改变水泥颗粒的电势，减小颗粒之间的相互作用，使浆体的粘度变小；减水剂都在一定程度上抑制了硅酸盐矿物的早期水化，但是不影响水泥的后期强度；上述减水剂均可以满足常见工程需要，以聚羧酸减水剂效果为最好。
　　贝利特-硫铝酸钡钙水泥试样的抗硫酸盐和氯离子侵蚀性能虽然稍弱于硫铝酸盐水泥，但是远高于比普通硅酸盐水泥。与普通硅酸盐水泥相比，贝利特-硫铝酸钡钙水泥试样的界面过渡区钙硅比较小，并且界面处的CH生长取向性较小。

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第一章 绪 论

1.1 研究目的与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

1.4 实验方案设计

1.5 技术路线

第二章 实验原料与研究方法

2.1 实验原料

2.2 实验方法

2.3 性能表征

第三章 工业废石膏对贝利特-硫铝酸钡钙水泥结构和性能的影响

3.1 水泥性能测试

3.2 微观机理分析

3.3 本章小结

第四章 等量SO3条件下工业废石膏对贝利特-硫铝酸钡钙水泥结构和性能的影响

4.1 凝结时间分析

4.2 XRD分析

4.3 水化热分析

4.4 孔结构分析

4.5 抗压强度分析

4.6 TG分析

4.7 SEM-EDS分析

4.8 本章小结

第五章 早强剂对贝利特-硫铝酸钡钙水泥结构和性能的影响

5.1 无机盐早强剂对水泥结构和性能的影响

5.2 有机早强剂对水泥结构和性能的影响

5.3 本章小结

第六章 减水剂对贝利特-硫铝酸钡钙水泥结构和性能的影响

6.1 单一减水剂对水泥性能的影响

6.2 复合减水剂对水泥性能的影响

6.3 本章小结

第七章 贝利特-硫铝酸钡钙水泥的耐久性和混凝土界面结构

7.1 抗硫酸盐侵蚀

7.2 抗氯离子侵蚀

7.3 混凝土界面结构

7.4 本章小结

第八章 结论与展望

参考文献

致谢

附录