W/C和A/C對水泥乳化瀝青復合膠凝材料水化影響

采用壓汞測孔儀(mip)、掃描電鏡(sem)和x射線衍射(xrd)等測試技術(shù),研究了石灰石粉對復合膠凝材料水化特性的影響.結(jié)果表明:與摻入粉煤灰相比,摻入石灰石粉也可減少復合膠凝材料的需水量,同時使膠砂強度有所降低,但其對膠砂后期強度的影響會逐步減小;石灰石粉和粉煤灰均能降低復合膠凝材料的水化熱;石灰石粉對膠砂孔結(jié)構(gòu)具有顯著改善作用,能細化砂漿孔隙;隨著齡期的延長,石灰石粉和粉煤灰都會發(fā)生水化,石灰石粉后期將水化生成水化碳鋁酸鈣.

為擴大水泥乳化瀝青的使用,結(jié)合馬歇爾擊實試驗,考慮混合料拌料順序和擊實次數(shù)2個工藝參數(shù),對乳化瀝青的成型工藝進行研究。最終確定水泥乳化瀝青合理制備工藝為:將乳化瀝青與粗、細集料先拌和均勻,再與水泥和礦粉進行拌和,采用雙面擊實50次,待延遲到水泥初凝時再雙面擊實25次,最后成型混合料試件。試驗路段性能結(jié)果表明,按照該成型工藝施作路段的高溫性能和抗水損害性能表現(xiàn)良好,路面壓實度也滿足規(guī)范要求。

以廢渣黃石膏10%、水泥90%、高效減水劑1.2%～2.0%為原料配制的膠結(jié)材膠砂,其抗壓、抗折強度滿足p.o42.5水泥的強度指標要求,其凝結(jié)時間及安定性合格;采用配比為黃石膏30%、水泥70%、高效減水劑1.2%～2.0%,可配制c30混凝土,其抗?jié)B性能達到p12抗?jié)B等級要求;對制備的不同齡期膠砂及混凝土試塊進行xrd分析,結(jié)果表明:黃石膏-水泥復合膠凝材料的水化產(chǎn)物,主要是c-s-h凝膠、鈣礬石及二水石膏。c-s-h凝膠、鈣礬石及二水石膏相互膠結(jié)在一起,形成致密的硬化體,從而產(chǎn)生強度。

研究了水泥-粉煤灰復合膠凝材料在等水膠比條件下的化學結(jié)合水、水化產(chǎn)物與硬化漿體顯微結(jié)構(gòu),探討了礦物外加劑c和激發(fā)劑d的摻入對水泥-粉煤灰復合膠凝材料體系的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:礦物外加劑c、激發(fā)劑d的加入促進摻粉煤灰的水泥漿體早期的水化速度,改善了水泥石的孔結(jié)構(gòu),增大了水泥石的密實度,提高了硬化水泥石的早期抗折強度和抗壓強度。

研究礦渣摻量對礦渣-水泥復合膠凝材料體系水化反應動力學過程的影響。結(jié)果表明:復合膠凝材料體系的水化放熱速率隨礦渣摻量增加和水化溫度的降低而下降;非蒸發(fā)水含量隨礦渣摻量的增加呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢,當?shù)V渣摻量為30%時,非蒸發(fā)水含量達到最大值;復合膠凝材料體系的抗壓強度隨礦渣摻量的增加而降低,且復合膠凝材料體系抗壓強度在28d前增幅較大,在28d后增長趨于平緩。從sem照片上可以看出,礦渣摻量不超過30%的復合膠凝材料體系中,部分凝膠與晶體緊密結(jié)合在一起,試樣微觀界面結(jié)構(gòu)較為致密。

采用sem,xrd,tg-dsc等微觀測試手段,探討摻高鈦礦渣-水泥復合膠凝材料體系的水化機理。研究結(jié)果表明:高鈦礦渣主要由結(jié)晶性強的穩(wěn)定礦物組成,水化活性低;高鈦礦渣顆粒分散并填充水泥顆粒,明顯改善漿體結(jié)構(gòu)。水化反應早期,硬化漿體結(jié)構(gòu)疏松,水化產(chǎn)物較少,有大量未被反應的穩(wěn)定晶相。反應后期,ca(oh)2參與二次水化反應,強度穩(wěn)定增長。

水泥和瀝青是很多工程中主要的施工材料,其質(zhì)量對整個工程的質(zhì)量有著很重要的影響,水泥乳化瀝青復合材料作為水泥和乳化瀝青的混合材料,兩者之間混合料的性能和質(zhì)量與兩者的比例有很大的關系,不同比例所產(chǎn)生的混合料的強度,韌性,抗壓力都是不同的,針對水泥乳化瀝青復合材料特征和混合料的性能進行分析研究,以供參考。

研究了不同細度和不同摻量的礦渣和粉煤灰對粉煤灰-礦渣-水泥(fsc)復合膠凝材料強度的影響.借助激光衍射粒度儀測定了礦渣和粉煤灰的粒徑.測定了fsc復合膠凝材料的水化熱,分析了其水化進程.結(jié)果表明:礦渣細度對fsc復合膠凝材料強度影響較大,礦渣越細,fsc復合膠凝材料強度越高;通過優(yōu)化礦渣、粉煤灰的顆粒級配,可發(fā)揮出它們的"疊加效應";當粉煤灰和礦渣總摻量(質(zhì)量分數(shù))為50%,而礦渣摻量在33%以上時,可配置出52.5r復合水泥.

粉煤灰_礦渣_水泥復合膠凝材料強度和水化性能

在水泥乳化瀝青膠砂中添加玄武巖纖維,通過水泥乳化瀝青膠砂拌和物的擴展度,試件的干縮性、抗折性能來研究不同摻量、不同長度玄武巖纖維對水泥乳化瀝青膠砂性能的影響。研究結(jié)果表明:隨著玄武巖纖維摻量的增加,水泥乳化瀝青膠砂拌和物的5、30、60min擴展度逐漸降低,水泥乳化瀝青膠砂試件的干縮率逐漸降低,抗折強度先增加后降低；結(jié)合水泥乳化瀝青膠砂拌和物的工作性能及膠砂試件的干縮率和抗折強度,本次試驗的玄武巖纖維最佳摻量為0.6‰,適宜長度為20mm。

對不同乳化瀝青摻量下水泥乳化瀝青混凝土的耐久性能進行對比試驗,其中包括抗酸、堿、鹽和機油侵蝕性能以及抗凍性能。試驗結(jié)果表明,水泥乳化瀝青混凝土的耐化學介質(zhì)侵蝕性能良好;隨著乳化瀝青用量的增加,其抗酸、堿、鹽侵蝕能力增強,抗油性能逐漸降低,抗凍性能亦逐漸下降;當乳化瀝青與水泥質(zhì)量比為0.4時,水泥乳化瀝青混凝土的耐久性能最佳。

通過調(diào)節(jié)初始加水量控制鋼渣的碳酸化效果(碳酸化質(zhì)量增加率),利用膠砂強度試驗法測定碳酸化鋼渣的活性指數(shù),以及分析硬化漿體礦物相和微觀形貌,研究碳酸化鋼渣水泥水化活性。結(jié)果表明:隨著初始加水量的增加,碳酸化質(zhì)量增加率先增加后降低;鋼渣中的游離氧化鈣(f-cao)含量經(jīng)碳酸化后,由3.92%降至1.11%;加水量為19%的鋼渣經(jīng)碳酸化后,生成15.95%的caco3;碳酸化質(zhì)量增加率相同時,加水量為11.8%的碳酸化鋼渣3、28d活性指數(shù)較21%加水量的分別高49%和5%。在初始加水量為19%時,碳酸化鋼渣3、28d活性指數(shù)為最大值,較未碳酸化鋼渣水化活性可提高97%和16%;碳酸化生成的caco3與水泥中的c3a反應生成水合碳鋁酸鈣。

采用流變儀測定水泥乳化瀝青(ca)漿體的流變曲線,考察瀝青與水泥質(zhì)量比、瀝青的組成和陽離子乳化瀝青中乳化劑含量對ca漿體表觀黏度和屈服應力的影響,通過激光粒度儀測定乳化瀝青平均粒徑,探討乳化瀝青平均粒徑對ca漿體流變性的影響。結(jié)果表明:ca漿體屬于非牛頓流體,呈現(xiàn)剪切變稀的特性;ca漿體的表觀黏度和屈服應力都隨瀝青與水泥質(zhì)量比和乳化瀝青中乳化劑含量的增加而增大,隨瀝青質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的增加而降低;ca漿體的表觀黏度和屈服應力與乳化瀝青的平均粒徑負相關。

通過測試摻用再生微粉漿體的化學結(jié)合水、水化熱和抗壓強度,研究了再生微粉摻量及不同強度廢棄混凝土制備的再生微粉對水泥水化性能的影響。結(jié)果表明,再生微粉對漿體化學結(jié)合水和抗壓強度的影響趨勢相近;隨著再生微粉摻量的增加,漿體化學結(jié)合水越來越小,摻用強度高的廢棄混凝土制備的再生微粉漿體各齡期化學結(jié)合水均明顯高于強度較低的廢棄混凝土制備的再生微粉漿體;摻用再生微粉降低了漿體最大放熱量,且隨著摻量的增加,延緩了其達到最大放熱量的時間,摻用高強度廢棄混凝土制備的再生微粉的漿體最大放熱量大于摻用強度較低廢棄混凝土制備的再生微粉漿體,但對漿體達到最大放熱量的時間影響不大。

主要采用xrd、dta/tg、sem、mip及等溫微量量熱儀研究了華新硅酸鹽水泥以及摻有活化煤矸石細粉水泥膠凝體體系的水化性能和微觀結(jié)構(gòu),試驗證明煅燒后的煤矸石具有火山灰活性。摻有活化煤矸石細粉的水泥漿體結(jié)構(gòu)較疏松,孔隙較多,但隨著齡期的增長,漿體結(jié)構(gòu)變得越來緊密,其主要的水化產(chǎn)物亦為水化硅酸鈣凝膠、鈣礬石和ca(oh)2晶體。

石膏復合膠凝材料是由石膏與礦渣或粉煤灰、水泥等原材料配制而成的新型膠凝材料,水泥對其性能有很大影響,摻量過少不能有效激發(fā)礦渣活性,摻量過多易引起安定性不良。通過ph值測定和水化產(chǎn)物的xrd圖譜并結(jié)合宏觀試驗結(jié)果,分析了水泥在石膏復合膠凝材料水化過程中的作用及機理。結(jié)果表明,水泥除自身水化外,主要為石膏復合膠凝材料體系提供鈣離子和礦渣水化需要的堿性環(huán)境,能夠加快礦渣活性的激發(fā)速度,縮短石膏復合膠凝材料的凝結(jié)時間;水泥摻量少,自身水化產(chǎn)物少且對礦渣激發(fā)不充分,不足以形成致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),摻量過多,鈣礬石生成量大,會因膨脹而破壞已形成的結(jié)構(gòu),導致強度和耐水性能降低;水泥的最佳摻量范圍為7%~10%。

２００８年第３期水泥工程 中圖分類號：ｔｑ１７２文獻標識碼：ｂ文章編號：１００７－０３８９（２００８）０３－０５－０３ 石灰石粉在復合膠凝材料中的水化活性 劉數(shù)華１，閻培渝 ２ （１．武漢大學水資源與水電工程科學國家重點實驗室，湖北武漢４３００７２；２．清華大學土木工程系，北京１０００８４） 摘要：試驗設計了一系列膠砂配合比，測試不同齡期的抗壓強度，采用蒲心誠教授提出的水化活性評價方法，對石灰石粉 在復合膠凝材料中的水化活性進行分析。試驗結(jié)果表明，隨著石灰石粉摻量的增加，復合膠凝材料的需水量減小，抗壓強度 降低；但摻量在３０％以內(nèi)時，石灰石粉摻量對復合膠凝材料抗壓強度的影響較小，具有一定的水化活性。 關鍵詞：石灰石粉；復合膠凝材料；水化活性 ｈｙｄｒａｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｖｅｏｆｌｉｍｅｓｔｏｎｅｐｗｄｅｒｉｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｅ

模擬現(xiàn)場施工條件,測定了不同溫度下灌注袋中的中國鐵路軌道系統(tǒng)ⅰ型水泥乳化瀝青(cementandemulsifiedasphalt,ca)砂漿膨脹率隨時間變化,并測定了漿體ph值隨時間的變化。研究發(fā)現(xiàn)ca砂漿早期膨脹可分為4個階段:混合后0～3h,砂漿收縮;3～6h,砂漿迅速膨脹;6～10h,砂漿再收縮;10h以后,砂漿體積較為穩(wěn)定。溫度越高,各階段開始時間越早,持續(xù)時間也越短;20～35℃,漿體膨脹率隨溫度升高而增大,但溫度為35～45℃時,砂漿膨脹率隨溫度升高反而減小,溫度對漿體ph值隨時間變化的影響也有類似規(guī)律。掃描電子顯微鏡和能譜儀結(jié)果表明:對于水化10d的水泥乳化瀝青砂漿,20℃漿體中可看到大量與鈣礬石有關的針狀物,而55℃漿體中除瀝青膜層外,水泥水化產(chǎn)物并不明顯。高溫下(>35℃)乳化瀝青破乳,包裹鋁粉與水泥顆粒,使鋁粉發(fā)氣反應受到抑制可能是導致膨脹率、ph值等變化異常的原因。

水泥乳化瀝青砂漿

為提高復合改性乳化瀝青的使用性能,采用加入調(diào)制煤瀝青的方式和用sbs改性制備復合改性乳化瀝青。結(jié)果表明,隨著調(diào)制煤瀝青添加量的增加,復合改性乳化瀝青的延度和軟化點得到改善。當添加20%調(diào)制煤瀝青后,延度提高至30cm,軟化點升到70℃,復合改性乳化瀝青已具有良好的高低溫性能。熒光顯微圖像和紅外光譜分析表明,在改性過程中sbs與瀝青材料之間除物理改性外,還發(fā)生了某種化學接枝反應形成網(wǎng)絡構(gòu)架,從而提高了sbs與瀝青材料的結(jié)合強度,使得瀝青體系更加穩(wěn)定。

論述了水泥乳化瀝青混凝土性能及膠漿-集料界面微觀結(jié)構(gòu)的研究進展,探討了界面微觀結(jié)構(gòu)研究中存在的問題,提出了水泥在界面微觀結(jié)構(gòu)中的功能,展望了界面微觀結(jié)構(gòu)的研究方法和發(fā)展方向。研究結(jié)果表明:膠漿-集料界面微觀結(jié)構(gòu)直接影響混凝土整體性能,水泥能夠明顯改善界面微觀結(jié)構(gòu);應針對有機和無機結(jié)合料共同特點,綜合現(xiàn)行微觀試驗手段,建立膠漿-集料界面微觀結(jié)構(gòu)模型,通過界面微觀結(jié)構(gòu)全面預測和改善混凝土宏觀路用性能。

通過對3種不同乳化劑濃度的乳化瀝青殘留物性能的測試,確定了乳化瀝青殘留物在不同測試溫度下的線性粘彈性范圍,采用主曲線對比方法分析了不同乳化劑濃度乳化瀝青殘留物之間的流變性能差異,探討了線性粘彈性范圍的變化規(guī)律。