无石膏硅酸盐水泥的研究及应用

摘要

通过试验设计研制了一种新型的建筑材料-----无石膏硅酸盐水泥。硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料、0～5％的生石灰或粒化高炉矿渣、适量石膏,磨细制成的胶凝材料。其中,石膏起到的主要作用是调节水泥凝结硬化速度,如果不掺加石膏或者石膏掺量不足时,水泥会发生瞬凝现象。
　　 本试验首先通过反复试验各种表面活性剂(包括一些无机盐)在水泥基材(熟料)中单掺时的使用效果,使用效果的好坏首先根据其凝结时间和胶砂强度等指标来衡量,然后通过正交试验设计方法,将不同种类和不同掺量的表面活性剂进行优化组合,用复配法研制出一种新型的水泥材料－无石膏水泥,用所研制的表面活性剂配方取代了石膏的使用。
　　 通过对无石膏水泥做基本性能的研究,发现所研制的无石膏水泥有着比较好的长期强度、安定性以及抗硫酸盐侵蚀性,其胶砂强度在360d内一直保持增长的态势,这表明无石膏水泥从开始水化到硬化后期都能够持续生成C-S-H凝胶,不断填充在水泥石空隙中,并且由XRD(X-ray diffraction)的检测可知,无石膏水泥的水化产物中不会有钙矾石的生成,这就减少或避免了因为钙矾石相转变所产生的应力,由此,试验推断无石膏水泥同普通硅酸盐水泥相比应该具有更高的物理力学特性。
　　 通过对所选用的外加剂配方进行助磨方面的研究,发现该外加剂配方有着一定的助磨作用,所研制的该无石膏水泥在水泥生产过程中可以降低水泥生产的单位能耗和设备损耗,并且该无石膏水泥在后期使用过程中可以缩短施工时间,加快设备的周转,降低工程造价,提高混凝土强度并可以避免因为石膏掺量不当带来的“安定性不良和”“外加剂与石膏不适应”的事故概率。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 试验背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 试验研究内容

第二章 水泥水化机理研究现状

2.1 普通水泥组成矿物水化的特点

2.1.1 水泥组成矿物水化的共同点

2.1.2 硅酸三钙和硅酸二钙的水化

2.1.3 铝酸三钙的水化

2.1.4 铁铝酸四钙的水化

2.1.5 有石膏参与的水泥水化

2.1.6 水泥的凝结和硬化综述

2.2 目前掺外加剂的水泥水化过程的研究及方法

2.3 胶凝材料水化热的计算分析

第三章 原材料及其基本性能和试验研究方法

3.1 试验所用原材料

3.1.1 水泥熟料

3.1.2 标准砂

3.1.3 天然二水石膏

3.1.4 表面活性剂

3.1.5 实验水

3.2 原材料基本性能分析

3.2.1 表面活性剂(外加剂)对水泥性能的影响

3.2.2 表面活性剂在水泥粉磨时发挥的助磨作用

3.2.3 二水石膏对水泥水化的影响

3.3 试验研究方法

3.3.1 水泥粉磨细度测试方法

3.3.2 水泥标准稠度用水量测试方法

3.3.3 水泥凝结时间测试方法

3.3.4 水泥胶砂强度的测试方法

3.3.5 水泥安定性的测试方法

3.3.6 水泥抗硫酸盐侵蚀性的测试方法

3.3.7 微观方面的研究方法

第四章 各种外加剂作用下无石膏水泥的研究

4.1 外加剂单掺的水泥凝结时间测试

4.1.1 单掺石膏

4.1.2 单掺糖钙、木钙

4.1.3 单掺碳酸钠

4.1.4 单掺磺化单宁

4.1.5 单掺FDN

4.1.6 单掺硫酸钠

4.1.7 单掺三乙醇胺

4.1.8 单掺六偏磷酸钠

4.2 外加剂复合掺的水泥凝结时间测试

4.2.1 复合外加剂试验的正交试验

4.2.2 木钙和碳酸钠复合掺

4.2.3 糖钙和碳酸钠复合掺

4.2.4 糖钙和硫酸钠复合掺

4.2.5 三乙醇胺和硫酸钠复合掺

4.2.6 硫酸钠与FDN复合掺

4.2.7 三乙醇胺和其他外加剂复合掺

4.3 胶砂试件强度试验

4.3.1 固定用水量的胶砂强度试验

4.3.2 相同流动性的胶砂强度

第五章 成品无石膏硅酸盐水泥的性能研究

5.1 优选外加剂组合的助磨作用研究

5.1.1 硫酸钠和FDN助磨效果的试验研究

5.1.2 助磨机理的分析

5.2 无石膏硅酸盐水泥的标准稠度用水量

5.3 无石膏硅酸盐水泥的凝结时间

5.4 无石膏硅酸盐水泥的安定性

5.5 无石膏水泥耐久性研究

5.5.1 无石膏水泥的长期强度测试

5.5.2 无石膏水泥抗硫酸盐侵蚀性能研究

5.6 无石膏水泥凝结硬化的微观研究

第六章 结论及展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

附录:实验所用的仪器设备

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢