磷酸钠对碱矿渣水泥水化行为影响研究

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1、磷酸钠对碱矿渣水泥水化行为影响研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：张武龙指导教师：丛钢教授学位类别：专业硕士（材料工程领域）重庆大学材料科学与工程学院二O一五年五月InvestigationofEffectofSodiumPhosphateonPropertiesofhydrationofAlkali-ActivatedSlagCementAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementforProfessionalDegree

2、ByZhangWulongSupervisedbyProf.CongGangPluralisticSupervisedbyYangChanghuiSpecialty:MasterofEngineeringCollegeofMaterialScienceandEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2015中文摘要摘要碱矿渣水泥是利用碱金属化合物激发冶金工业废渣形成的一种水硬性胶凝材料，具有优良的物理力学性能及抗化学侵蚀性能。然而，碱矿渣水泥凝结速度过快，现场施工困难。Na3

3、PO4对碱矿渣水泥凝结时间有显著影响，但影响规律存在争议，作用机理尚不明确。本文研究了水胶比0.29为条件下，Na3PO4与NaOH水玻璃（模数固定为2.5）组成的复合碱组分碱矿渣水泥的凝结时间、流动度经时损失和强；采用TAMair微量热仪测试了复合碱组分碱矿渣水泥的水化放热行为。应用Knudson水化热模型及Jander方程，分析了复合碱组分对碱矿渣水泥水化动力学过程。采用XRD和SEM测试手段，分析了复合碱组分碱矿渣水泥的水化产物及微观结构。探讨了Na3PO4碱矿渣水泥水化行为机理。研究表明：复合碱组分中，Na3PO4相对掺量对碱

4、矿渣水泥凝结时间有显著影响。Na3PO4-NaOH复合碱组分中，Na3PO4相对掺量低于20%，增强矿渣颗粒间连续性，碱矿渣水泥表现为缓凝；相对掺量高于80%，Na3PO4与NaOH共同析出，碱矿渣水泥表现为促凝。Na3PO4-水玻璃复合碱组分中，Na3PO4相对掺量低于20%，降低碱矿渣水泥早期水化程度，碱矿渣水泥表现为缓凝；相对掺量高于80%，Na3PO4与水玻璃共同析出，碱矿渣水泥表现为促凝，并导致水泥浆长时间不硬化。复合碱组分中，Na3PO4相对掺量对碱矿渣水泥水化过程有重要影响。Na3PO4-NaOH复合碱组分中，Na3PO

5、4相对掺量低于20%，复合碱组分中水化放热速率小。从水化动力学参数可知，加速期反应速率小，反应由致密层扩散控制，增大了碱矿渣水泥早期水化反应阻力，减速期与衰减期由多孔扩散和致密扩散双重控制；相对掺量高于80%，碱矿渣水泥水化放热量小，碱组分对矿渣激发效果弱。Na3PO4-水玻璃复合碱组分中，Na3PO4相对掺量低于20%，削弱了诱导前期放热峰，延长加速期开始时间。从水化动力学参数可知，碱矿渣水泥加速期受致密扩散控制，减速期与衰减期由多孔扩散和致密扩散双重控制，反应速率常数随反应的进行而逐渐增大；相对掺量高于80%，碱矿渣水泥无法正常水

6、化。Na3PO4复合碱组分碱矿渣水泥早期水化产物中无Ca3(PO4)2晶体生成。Ca3(PO4)2不是引起碱矿渣水泥缓凝的原因。关键词：碱矿渣水泥；Na3PO4·12H2O；混合碱溶液；凝结时间；水化动力学I英文摘要ABSTRACTAlkali-activatedslagcementisanewtypeofcementitiousmaterials，whichisformedbysolutionofalkalimetalandslags.However，thesettingtimeofalkali-activatedslagcemen

7、tistooshortsothatitcanbehardusedinpracticalconstructions.Na3PO4canobviouslyeffectthesettingtimeofAAS,however,nocommonagreementhasbeenreachedonthelawofretardingeffectofsodiumphosphateinAASuntilnow.Settingtime,slump,slumplosswithtimeandcompressivestrengthofAASwithNa3PO4、w

8、ater-glass(M=2.5)andNaOHwerestudied.Theratioofwatertoslagwas0.29.TAMaircalorimeterwassuedtostudytheeffectofNa3