超早强高强胶凝材料的研究.pdf

粉 煤 灰 综 合 利 用 专 题 研 究超早强高强胶凝材料的研究 刘文龙，张 雄，袁 翔（同济大学建材研究所，上海；上海富春建业科技股份有限公司，上海）摘 要：在现有混凝土胶凝体系的基础上，选择硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥、复合矿物外加剂作为胶凝材料体系的主要组成部分，配以合适的外加剂，实现了胶凝材料早强、高强的性能。关键词：早强高强；胶凝材料；硫铝酸盐水泥 中图分类号：文献标识码：文章编号：（）收稿日期：，修订日期：现代建筑物如洞库坑道、道路桥梁、机场跑道、港口码头、各类公共建筑等，大多采用钢筋混凝土作为主要建筑材料，现有常规建筑技术修建施工操作较复杂。对于无机抢修材料，尤其是现有水泥混凝土材料需要较长的时间的养护才能产生足够的强度，远远达不到现代快节奏的社会需求；对于有机类抢修材料而言，主要用于修补裂缝、破损、堵漏等作业量较小的工程，无论是材料性能本身或是施工机具，不适宜用于大规模的填埋、加固、新建的工程抢修抢建作业。尽管抢修材料发展迅速，市场上不少产品能满足项目单项要求指标。但是，对于课题要求通用化、多功能化、模块化的基本要求，拟采用同一种胶凝材料，只是在外加剂上略做调整就能满足课题要求的自流平、自密实、快硬高强（强度要求），同时可泵送、喷射、灌浆作业。根据这一特点，对现有胶凝材料进行分析，选择硫铝酸盐水泥硅酸盐水泥复合矿物外加剂作为胶凝材料体系，主要依靠硫铝酸盐水泥水化快，强度发展迅速，以及和硅酸盐水泥水化相互促进的作用来实现。硫铝酸盐水泥中的硫铝酸钙等组分在普通硅酸盐水泥水化产生的（）激发下，会很快生成大量的钙钒石。同时，消耗部分（），有利于 进一步水化，促进混凝土快凝早强。且反应迅速，会很快生成大量钙矾石（），形成水化产物的网络骨架，提供强度。而硅酸凝胶填充期间，使水泥浆体更加密实，强度提高。该胶凝体系依靠高标号的硫铝酸盐、硅酸盐水泥和掺加专门设计的复合矿物外加剂（主要组分为矿渣和粉煤灰），充分发挥其复合胶凝效应来实现其高强度的性能；该胶凝体系的硫铝酸盐水泥水化产物自身具有良好的抗硫酸盐侵蚀能力，通过对复合矿物外加剂的颗粒群粒径、形貌进行设计加工，与水泥颗粒相互补充，形成高的致密度；同时，可以获得较低的水胶比，游离水含量少，减少了孔隙率，进一步提高密实度。优良的抗渗性可以有效阻止外界物质对混凝土内部的侵蚀，从而获得优秀的长期强度和耐久性能。复合胶凝材料体系的试验方法及数据分析 材料组成（）硫铝酸盐水泥 选用某厂生产的硫铝酸盐水泥（记为）；（）硅酸盐水泥硅酸盐水泥取自某厂生产的 水泥（记为）；（）复合矿物外加剂 按设计原则和硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥的颗粒群分布特征加工配制主要组分为矿渣和粉煤灰的复合矿物外加剂（记为）；（）减水剂为聚羧酸减水剂。试验方法（）复合胶凝材料体系配制 根据所制定的技术路线，复合胶凝材料体系主体是硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥、复合矿物外加剂。不同方式和比例的配伍所得胶凝材料的性能必定不同，影响因素复杂，体系配伍情况多样。为此，试验中综合考虑复合胶凝材料体系的和易性、凝结时间和力学性能，确定硫铝酸盐与硅酸盐水泥（或矿物混合材）的复合比例。粉 煤 灰 综 合 利 用 专 题 研 究（）复合胶凝材料试件成型按照水泥胶砂试验相关成型要求进行。（）标准稠度用水量、凝结时间以及安定性的测定根据国家标准水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法（）进行检验；比表面积测定按国家标准水泥比表面积测定方法（勃氏法）（）进行测定；胶砂流动度试验根据 水泥胶砂流动度测定方法（）进行；扩展度测试参照 水泥净浆流动度测试方法 进行；水泥胶砂强度的测定采用（）的方法。试验结果及分析 复合胶凝体系凝结时间及强度发展调控首先分出不同组分的产量配伍，详见表。表 胶凝材料不同组分掺量配伍编号 减水剂选用聚羧酸减水剂，按推荐标准掺加胶凝材料用量的。用水量按标准稠度用水量计量，详见表。表 复合胶凝体系的物理力学性能编号初凝 终凝 抗折强度 抗压强度 由表 可知：（）复合胶凝材料凝结时间、早期强度（尤其是 强度）受胶凝材料配比影响明显，而 强度影响相对比较小。可见复合胶凝材料初期水化强烈而且复杂，与设计思路比较吻合；（）复合胶凝材料随着硫铝酸盐水泥比例的提高，凝结时间越来越快，早期强度发展很快。可以看出，作为抢修材料而言，其含量不宜少于；（）硅酸盐水泥和复合矿物外加剂起到了较好的促进复合胶凝材料水化，降低标准稠度用水量的效果；（）矿粉掺量过多（比如），对早期强度发展不利。根据项目要求可确定复合胶凝材料配比：。试验可以确定，当复合胶凝材料配比为：时，能够达到：初凝时间、终凝时间、抗压强度 的基本性能要求。复合胶凝材料体系流动性研究复合胶凝体系的净浆流动度：试验中统一水胶比为，减水剂含量。试验数据见表。表 复合胶凝材料的净浆流动度编号水胶比净