超细粉体对水泥基材料力学性能的影响

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1、超细粉体对水泥基材料力学性能的影响摘要：为了研究超细粉体在水泥基材料中的应用，对掺加不同活性超细粉体的水泥基试件进行了抗压强度和抗折强度的测试，讨论了矿粉A掺量、硅粉掺量、复掺矿粉A和硅粉对水泥基材料力学性能的影响。结论表明：活性超细粉体对水泥基试件的抗折和抗压强度有较大影响，尤其是硅粉能够很好地提高试件的抗折强度和抗压强度。通过SEM形貌分析，说明掺加的超细粉体能够与水泥基材料内部的不利成分Ca(OH)2发生二次水化反应，生成有利的C-S-H凝胶,有效改善水泥基材料的微观结构。关键词：超细粉体；水泥基材料；抗折强度；抗压强度超细粉体作为水泥基复合

2、材料的活性掺合料，可降低水化热和水化热释放速率，改善工作性，增强后期强度，改善内部结构，提高抗腐蚀能力。这是因为超细粉体能够使多孔的水泥基材料中的孔结构变细且不连通，降低孔隙率，而且使水泥水化产物中的不利成分氢氧化钙减少，生成更多有利的水化硅酸钙，从而提高水泥基材料的性能。掺合料对水泥基材料强度增长系数的影响至关重要，掺和料的不同比例以及掺和料的不同种类对强度增长速度的快慢有着很大的影响。本文研究了掺和料对胶砂强度方面的影响，尤其是对于链状纳米硅酸盐材料的矿粉A进行了不同掺和量和复合其他掺和料的强度变化进行了研究。1实验原料及试验方案1.1原料水泥

3、：祁连山牌32.5级普通硅酸盐水泥，兰州永登水泥厂；青海民和镁厂提供加密硅粉；兰州有色金属研究院提供矿粉A，为活性超细矿粉，28d抗压强度比为107%，细度（0.045mm筛余）为27.6%；ISO标准砂；拌合用水为自来水。1.2试验方案试验采用胶砂试件是由普通硅酸盐水泥、标准砂、自来水、矿物细掺料配制而成，胶砂试件配合,水泥的各项凝结时间安定性抗压强度抗试验采用试样尺寸为：40mm×40mm×160mm的标准胶砂试件，研究了试件在标准养护条件下3、28、60d的抗折强度和抗强度，对比了掺加不同矿物细掺料和基准胶砂试件强度发展的不同，通过矿粉A的不

4、同掺量，复合硅粉的不同掺量，单掺硅粉的不同掺量来研究了活性超细粉体对水泥基强度的影响。1.3扫描电镜试样的制备将水泥基材料试样切出一个平整的断面，试样断面不能用手触摸，以免影响观察效果。断面上有附着物时，不能吹或水洗，以免试样表面碳化。例如，如果水泥试样断面用水洗过，则观察到的是Ca(OH)2碳化后生成的CaCO3结晶层。将试样放进无水乙醇中浸泡7d后取出，放进样品袋。利用扫描电子显微镜观察试样，对于非金属试样，就需在表面喷镀导电的薄膜，一般要镀碳膜或重金属膜，本实验是先镀碳膜，再镀金属膜。用自然断口，不必抛光，以免破坏表面上存在物质的形貌。而且，

5、二次电子像就是由电子束在粗糙的表面上扫描得到不同数量信息而造成反差的，表面抛光反而看不出形貌。2试验结果与数据分析2.1矿粉A掺量的影响C1为基准胶砂试件，胶凝材料全部为硅酸盐水泥，抗折强度和抗压强度在3、28、60d龄期试强度均较高（见图1）。(a)抗折强度(b)抗压强度图1矿粉掺量对试件力学性能的影响从图1(a)看出，掺加矿粉A的试件随着矿粉A掺量的增加抗折强度先增加后降低，图1(b)抗压强度的发展规律与抗折强度的发展规律相同，强度最高的一组试件是C3，在龄期达到60d的时候强度发展最多。可见矿粉A的掺量不是越多越好，而是存在一个最佳掺量。从所

6、作研究来看，1.5%的掺量应该为最佳。2.2矿粉和硅粉复掺的影响在复掺硅粉和矿粉A时，28d抗压强度基本上都比单掺矿粉A要高一些，而抗折强度也较高(见图2)。从图2(a)可以看出，C7的抗折强度在3d到28d龄期的时候正常增加，在60d的时候抗折强度没有发展，甚至回落，C8的抗折强度随着龄期的发展而不断增长，在28d强度低于C7的情况下，后期发展强度超过了C7；从图2(b)中的抗压强度发展规律来看，与抗折强度发展规律相似，C7的抗压强度在后期均没有很大的发展，而C8的抗压强度始终高于C7的抗压强度，且后期抗压强度发展很好。可见C8的复合掺量比例要优

7、于C7。(a)抗折强度(b)抗压强度图2矿粉和硅粉复掺对试件力学性能的影响强度(b)抗压强度2.3硅粉掺量的影响硅粉颗粒尺寸小，比表面积大，表面能大，渗入水泥中能加快水泥诱导期和硬化期的水化反应，使汽－液－固3相通过饱和度达到相应的浓度梯度，改善了水泥凝固的三维结构，同时改善水泥水泥基材料的堆积密度。这样既减少表面水，又减少间隙水，使凝胶产生聚合再聚合的作用，其力学性能发生明显变化[3]试验(a)抗折强度(b)抗压强度图3硅粉掺量对试件力学性能的影响图3(a)和图3(b)表明：单掺硅粉的试件，3d时抗折和抗压强度就相对较高；而在28d时，抗压强度就

8、明显高于其他几组试件，而它的抗折强度也为较高值；在60d时，抗折和抗压强度均为所有试件的最高值。掺加硅粉的试件，抗折强度和