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硅灰对水泥净浆性能的影响

来源:微硅粉厂家-微硅粉价格     点击数:519    日期:2019-06-06

 本文研究了硅灰对水泥净浆性能的影响,并对28d水泥净浆进行了SEM分析。


1 试验材料及方法


  采用的硅灰来自上海铁合金厂:粒径为0.5~1μm的占81.09%,SiO2含量为94.50%;水泥:32.5级普通硅酸盐水泥,大连山水泥厂回转窑生产,安定性合格。原材料化学成分见表1。
表1 原材料的化学成分 %
原材料  SiO2  MgO Fe2O3  CaO Al2O3  SiO2  Loss fCaO
水泥 21.30 1.43 4.71 63.02 4.96 1.70 0.40 2.48
硅灰 94.50 0.97 0.83 0.54 0.27 1.90  
 

  水泥净浆强度试验使用:2cm×2cm×2cm净浆试体,固定用水量为27%。


2 试验结果
  
2.1 硅灰对水泥净浆性能的影响
  硅灰对水泥净浆抗压强度和凝结时间的影响见表2。从表2可见,掺硅灰的水泥净浆3d抗压强度随硅灰掺量的增加逐渐下降,且低于对比水泥净浆;28d、90d抗压强度都接近甚至超过对比水泥净浆的强度,且随硅灰掺量的增加逐渐增大。硅灰的掺入使得凝结时间稍有增加。
表2 硅灰对水泥净浆抗压强度和凝结时间的影响
硅灰掺量/%  抗压强度/MPa 初凝时间/(h:min)  终凝时间/(h:min) 
3d 28d 90d
0 47.29 83.22 90.70 3:10 4:56
2.5 46.49 82.79 89.98 3:20 5:18
5 45.33 92.73 93.12 3:12 5:06
10 43.43 95.08 98.01 3:20 5:09
 
  早期强度随掺量增加而降低,是由于硅灰替代水泥,使水泥矿物的相对数量减少;但是,由于硅灰极其微细,具有高火山灰活性,能吸收水泥水化产物Ca(OH)2,生成C-S-H凝胶,使Ca(OH)2晶体生长受到限制,晶粒细化,而且硅灰水化产物填充在界面,改善孔结构,使28d强度能赶上或超过对比水泥净浆的强度。但是,28d到3个月强度的增长幅度,掺有硅灰的不如对比水泥净浆大,这主要由于硅灰的活性高,28d时基本反应完全,或被水化凝胶产物包裹,故后期对强度增长几乎没有贡献,而水泥矿物28d后仍然能够继续水化。
  硅灰对水泥净浆抗硫酸盐、干缩率、抗碳化能力、抗冻性能的影响分别见表3~表6。
表3 水泥净浆经硫酸盐侵蚀的抗压强度 Mpa
硅灰掺量/%  淡水 3%Na2SO4溶液  3%MgSO4溶液  模拟海水 
0 54.88 46.24 41.90 36.38
2.5 60.03 48.39 48.08 42.96
5 62.22 55.00 50.86 44.71
 

注:模拟海水的组成为:2.7%NaCl+0.32%MgCl2+0.22%MgSO4+0.13%K2SO4,其余为水。
表4 水泥净浆干缩率度验结果 %
硅灰掺量  7d 14d 21d 28d
0 0.13 0.25 0.27 0.28
2.5 0.11 0.23 0.25 0.27
5 0.11 0.22 0.24 0.25
 
表5 水泥净浆抗碳化性能
硅灰掺量/%  碳化抗压强度/MPa  水中养护抗压强度/MPa  抗碳化强度比/% 
0 42.20 47.92 88.1
2.5 45.07 49.60 90.9
5 46.18 50.12 92.1
 
表6 水泥净浆抗冻性能
硅灰掺量/%  冻融循环(50次)抗压强度/MPa  水中养护抗压强度/MPa  抗压强度比/% 
0 47.32 56.09 84.4
2.5 50.54 59.90 84.3
5 53.40 62.30 85.7
 
  从表3~表6可以明显看到:硅灰的掺入对水泥抗硫酸盐侵蚀、抗干缩、抗碳化、抗冻等性能都有一定幅度的提高,提高的幅度一般能够达到10%~15%;而且硅灰的掺量越多,对水泥各种耐久性能的改善就越明显。
2.2 微观分析
  水泥中掺入5%硅灰,对比不掺硅灰的水泥净浆,水化28d,通过SEM进行水化产物形貌的观察和分析,结果分别见图1和图2。
  

  图1显示,对比水泥净浆水化28d后,水化产物结构疏松,还存在没有水化的水泥颗粒,而且出现大量生长较大、规则排列的Ca(OH)2晶体;而在掺硅灰5%的水泥浆体(见图2)中,水化产物呈凝胶状,几乎找不到结晶完整粗大钙矾石和Ca(OH)2晶体;水化产物没有固定的规则外形,尺寸极其细小;硬化体呈现整体化结构,凝胶状的水化产物并不独立分散分布。


3 结论
  1)在水泥中掺入2.5%、5%和10%的硅灰,其后期强度能赶上并超过对比水泥净浆,掺量越大,增长越明显。
  2)掺入2.5%、5%的硅灰对水泥净浆抗化学侵蚀性能、抗干缩、抗碳化、抗冻性能等都有一定幅度的提高,而且硅灰掺量越大,对水泥的性能改善越明显。
  3)与对比水泥净浆相比,掺入5%硅灰的水泥水化28d净浆结构致密,孔隙少,看不到大量明显的晶体。

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