胶凝材料对水泥基自流平砂浆性能的影响

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1、胶凝材料对水泥基自流平砂浆性能的影响摘要:C3A作为水泥熟料矿物的重要组成之一，对水泥水化的后期强度和水泥石结构的体积变化起着重要作用。利用正交试验方法，分析研究3种胶凝材料对水泥基自流平砂浆早期后期强度及仲缩率的影响。结果表明，高铝水泥主要影响自流平砂浆的早期强度，硅酸盐水泥主要影响自流平砂浆的后期强度和仲缩率关键词:C3A;高铝水泥;硅酸盐水泥;钙矾石;强度;收缩率水泥基自流平砂浆因其具有硬化速度快、早期强度高、表面光滑平整等优点被广泛应用于家装、工业和商业地面。水泥作为自流平砂浆主要的胶结

2、材料，它的选择对自流平砂浆早期和后期性能都会产生重要影响。市售的大多数自流平砂浆以普通硅酸盐水泥为主、铝酸盐水泥(或硫铝酸盐水泥)为辅、再掺加一定量的硬石膏作为主要胶凝材料。本文采用正交试验方法，分析3种胶凝材料对自流平砂浆早期和后期性能的影响。试验1.1原材料普通硅酸盐水泥(OPC）:选用3个不同厂家的P·042.5R水泥(分别为F,Z,S)，对应的化学成分见表1;高铝水泥:广东龙湖科技股份有限公司，SiO2含量7.2%,Al2O3含量51.3%,CaO含量34.1%,Fe2O:含量2.0%比

3、表面积376㎡/kg;硬石膏:市售，化学成分见表2;精制河砂:粒径0.11~0.22mm;可再分散乳胶粉:WACKERVINNAPASRESOION，最低成膜温度4℃，玻璃化转变温度16℃;稳定剂:DOWWalocelMT400PFV}茹度380mPa·s;减水剂:BASFMELFLUX2651F;消泡剂:德国明凌化工集团AGITANP803;其它添加剂:市售。1.2试验方法按照JC/T985-2005《地面用水泥基自流平砂浆》对试样进行搅拌及成型，试验温度(23士2J℃，相对湿度(50士5)%

4、，循环风速低于0.2m/s。试验使用JJ-5型搅拌机，TYE-200B抗折抗压试验机，BC-II型比长仪，其中测试自流平砂浆强度的试件尺寸为40mmx40mmx160mm;测试伸缩率试件尺寸为25mmx25mmx280mm。1.3正交试验研究本文采用正交试验方法，探索在其它影响因素不变的情况下，OPC种类((F,Z,S)、石膏掺量及高铝水泥掺量对自流平砂浆强度和收缩性能的影响。试验中，石膏及高铝水泥掺量按占砂浆干粉料的总质量计。采用L9试验表，其因素和水平见表2。由表4可以看出，影响自流平砂浆1

5、d强度的主次因素顺序是:C，B，A，即高铝水泥量的增加，显著提高了自流平砂浆的早期强度。这是因为高铝水泥强度发展非常迅速，1d内几乎可以达到最高强度的80%。而影响自流平砂浆28d强度的主次因素顺序是:A，C，B，即普硅水泥种类是决定自流平砂浆28d强度的最主要因素，且强度大小顺序是:S>Z>F,这是因为高铝水泥的长期强度不稳定，特别是在湿热环境下，可能明显下降。原因是高铝水泥的水化产物CAH10或C2AH8都是亚稳相，当温度升高时，2种水化产物都不能稳定存在，按照下式进行转化:CAH,o}C3

6、AH6+AH3}aqCZAHR}C3AH6+AH3}aq逐渐转化成比较稳定的C3AH6。体积为1ml的CAH,。经转化后仅形成0.254ml的C3AH6和0.22ml的AH:总的固相体积不过0.474ml，而析出的水却有0.549ml之多，浆体孔隙率达53.7%}CZAHR转化为C3AH。也与此相似，并且这种晶型转化随温度的升高而加速。AH3}aq是一种含水量不定的胶体物质，能够无限膨胀，最后溶解于水，排出水泥石体外。这2种反应对水泥石的强度极其不利。硅酸盐水泥各熟料矿物中C3A的水化速率是最快

7、的，它首先遇水溶解，然后与C3S水化形成的CaCOH):饱和溶液反应，其水化反应可以表述为:C3A+CH+12H=C适H}3由于石膏的存在，CaAH,:会与石膏反应生成三硫型水化硫铝酸钙，又称钙矾石，以AFt表示，其反应式为:C班H,3+3CSHz+14H=AFt+CH当浆体中的石膏被消耗完，而水泥中还有未完全水化的C3A时，C3A的水化物CQAH,3又能与上述反应生成的钙矾石继续反应生成单硫型水化硫铝酸钙，以AFm表示，即:AFt+2C适H,3=3AFm+2CH+20H通常情况下，C3A生成A

8、Fm，固相体积增加了81.5%;C3A生成AFt，固相体积增加了133%}Z}。硅酸盐水泥中的石膏量一般都能满足铝酸盐的水化物转变为钙矾石和单硫型水化硫铝酸钙。本文中的石膏掺量远大于形成钙矾石所需要的量，故C3A的量决定着最终钙矾石的生成量，同时钙矾石向单硫型水化硫铝酸钙的转化也变慢。钙矾石是水泥石产生强度的主要来源，它在水泥水化早期形成一个强度骨架，C3S水化后的C-S-H凝胶填充在骨架之间，针棒状的钙矾石与其它水化产物紧密结合，形成水泥石的强度。它的量决定着最终水泥制品的强度。通过分析3种硅