酒石酸对硅酸盐-铝酸盐-无水石膏复合体系早期性能的影响及作用机理开题报告

1. 研究目的与意义

1.1研究背景

近年来，随着社会的不断发展，水泥基材料已成为不可替代的最大的人造建筑材料。铝酸盐水泥和硅酸盐水泥是现代水泥的两大系列。高铝水泥具有早强、高强、抗硫酸盐腐蚀、抗海水腐蚀等特点，但其后期强度易出现倒缩,特别是在湿热环境下，特别是在湿热环境下影响更加严重。(1)硅酸盐水泥具有性能稳定、生产成本低的特点，是目前应用最为广泛的水泥品种，但依旧存在一些性能上的不足，主要表现为：早期强度偏低且强度发展慢，标准养护条件下3d强度仅为20～30mpa，强度发展慢，硬化浆体后期体积变形较大，易收缩开裂。(2)为了充分发挥硅酸盐水泥和铝酸盐水泥的优点，抑制各自的缺点，人们愈来愈重视硅酸盐水泥和铝酸盐水泥的混合使用。

两种水泥混合后可组成硅酸盐水泥一铝酸盐水泥二元混合体系(二元体系)，其凝结时间将缩短；(3)更重要的是该体系既能保留硅酸盐水泥的后期强度，又能利用铝酸盐水泥的早强特性；(4)还能避免铝酸盐水泥因水化产物晶型转化而产生的后期强度损失。(5)在二元体系中添加石膏组成三元混合体系(三元体系)，还能利用三者之间反应形成钙矾石的特性，使之具有快速硬化及收缩补偿等功能。(6)

2. 研究内容和预期目标

（1）酒石酸对硅酸盐-铝酸盐-无水石膏复合体系早期物理力学性能的影响

研究酒石酸掺量对典型三元复合体系水泥体系早期物理力学性能（施工性能、凝结时间、强度和膨胀性能）的影响；

（2）酒石酸对硅酸盐-铝酸盐-无水石膏复合水泥体系早期水化影响的作用机理

3. 研究的方法与步骤

3.1原材料

PⅡ52.5硅酸盐水泥（句容台泥有限公司）

铝酸盐水泥（郑州嘉耐有限公司）

市售无水石膏

市售酒石酸

市售干粉聚羧酸

天然河砂（干燥过1.25mm的筛,取筛上）

3.2研究步骤

3.2.1酒石酸对硅酸盐-铝酸盐-无水石膏复合体系早期物理力学性能的影响

本实验采用低掺铝酸盐水泥和高掺铝酸盐水泥两个体系进行研究，以下为掺量表：

高掺高铝水泥的三元体系配比表

低掺高铝水泥的三元体系配比表

通过在给定组成的三元复合体系中（掺1.25g聚羧酸减水剂）中掺入不同掺量的酒石酸（0%、0.06%、0.12%、0.18%、0.24%）测其凝结时间、（1d,3d,28d）抗压强度、1d膨胀率、流动性等性能，对实验数据进行比较分析，研究酒石酸掺量对三元复合体系早期性能的影响及其规律。

3.2.2酒石酸对硅酸盐-铝酸盐-无水石膏复合水泥体系早期水化影响的作用机理

（1）根据宏观试验结果选取时间点（15min、0.5h、4h、8h、24h）制作水化样。

（2）利用X射线衍射分析、差热分析、红外光谱、扫描电镜、水化热等微观试验研究酒石酸对三元复合体系早期性能的影响的作用机理。

3.2.3水泥组成差异对酒石酸作用特性的影响，验证其作用机理。

（1）更换一种铝酸盐水泥，选取一组典型的酒石酸掺量（0.24%）重复上述试验步骤，得出试验结果，验证酒石酸对三元复合体系早期性能的影响的作用机理。

（2）更换一种硅酸盐水泥，选取一组典型的酒石酸掺量（0.24%）重复上述试验步骤，得出试验结果，验证酒石酸对三元复合体系早期性能的影响的作用机理。

3.3试验方法

3.3.1宏观试验

（1）抗压强度

抗压强度试验《GB／T17671-1999水泥胶砂强度试验》进行，砂胶比改为0.82，水灰比改为0.3，干粉减水剂掺量为0.25%。

（2）流动度

流动度试验按《水泥基灌浆材料应用技术规范》进行。

（3）膨胀率

竖向膨胀率按《GB／T50448水泥基灌浆材料应用技术规范》进行。

将玻璃板平放在试模中间位置，并轻轻压住玻璃板。拌合料一次性从一侧倒满试模，至另一侧溢出并高于试模边缘约2mm。用湿棉丝覆盖玻璃板两侧的浆体。把百分表测量头垂直放在玻璃板中央，并安装牢固。在30s内读取百分表初始读数；成型过程应在搅拌结束后3min内完成。自加水拌合时起于t时间读取百分表的读数h。整个测量过程中应保持棉丝湿润，装置不得受震动。成型养护温度均为(202)℃。

（4）凝结时间

试验按《GB／T1346-2001水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检测方法》中的凝结时间进行。

3.1.2微观试验

（1）制备水化样

先将硅酸盐水泥-铝酸盐水泥-无水石膏按比例干混1h，放入恒温箱恒温至24度，将恒温的干粉放入搅拌锅中，加入0.22%的水进行搅拌（先慢拌120s，再停60s，最后快拌120s），然后分别在水化后15min、0.5小时、4小时、8小时、24小时加入无水乙酸使其停止水化，待水化样沉淀后再加入酒精，更彻底的终止水化。待其完全沉淀后倒掉酒精，放入45-50摄氏度的烘箱中干燥至恒重。

（2）X射线衍射

仪器（D8FOCUSX射线衍射仪、高效节能循环水制冷机组、试样架、玻璃板）。将制备好的水化样放入研钵中研磨至均匀粉末、装样、压实、使用X射线衍射仪器、得出XRD图像。

（3）差热分析

设备主要由加热炉，差热电偶，样品座及差热信号和温度的显示仪表等所组成。加热炉依据测量的温度范围不同有低温型(800-1000℃以下)，中温型1200C℃以下)，高温型(1400-1600℃以下)。取少量水化样装入坩埚中，放入差热分析仪中进行差热分析。

（3）红外光谱

样品制备：将按200:1的比例掺的溴化钾和水化样放入研钵中研磨至均匀粉末，将粉末在模具上铺一层，用压力机压成片。将压成片的试样放入样板中制成样品，放入红外光谱仪中扫描。

（4）水化热

取4g试样，加入适量水（水灰比为0.3），摇匀，放入水化热测定仪中,检测60h。

4. 参考文献

（1）袁润章.．胶凝材料学[m].．武汉：武汉理工大学出版社，2012，194

（2）芦令超，常钧等．铝酸盐与硅酸盐矿物合成高性能水泥[j].硅酸盐学报.2005.33(1):57-58

（3）guping，yanfu，xieping，eta1．astudyofthehydrationandsettingbehaviourofopc-hacpastes[j]．cemconcrres，1994，24(4)：682

5. 计划与进度安排

第1~4周：2月28日~3月15日文献检索

第5~6周：3月16日~3月29日宏观试验；

第7周：3月30日~4月5日