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納米C—S—H/PCE對硅酸鹽-硫鋁酸鹽復(fù)合水泥凝結(jié)硬化的影響

2021-03-13 06:59:58胡建偉謝永江劉子科鄭新國曾志王月華翁智財蔣睿
關(guān)鍵詞:鋁酸鹽硅酸鹽水泥砂漿

胡建偉,謝永江,2,劉子科,2,鄭新國,2,曾志,2,王月華,2,翁智財,2,蔣睿,2

(1. 中國鐵道科學(xué)研究院,北京 100081;2. 高速鐵路軌道技術(shù)國家重點實驗室,北京 100081)

隨著納米技術(shù)的飛速發(fā)展,納米材料因其顆粒尺寸細(xì)小,比表面積巨大等特點,已經(jīng)在電子、陶瓷、涂料、催化和醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用[1-5]?;诖?,越來越多的研究者開展關(guān)于納米材料對硅酸鹽水泥水化性能影響的研究[6-10]。研究表明,在硅酸鹽水泥中摻加納米材料能夠顯著加速水泥水化,提高硬化水泥漿體的強度,尤其是對早期強度提升效果明顯。Liu等[6]研究了納米SiO2在大摻量粉煤灰蒸養(yǎng)混凝土中抗壓強度的發(fā)展規(guī)律,發(fā)現(xiàn)摻加4%的納米SiO2混凝土9 h抗壓強度提高了206%。Meng等[8]開展了納米CaCO3在水泥穩(wěn)定土中的研究,發(fā)現(xiàn)摻加3%的納米CaCO3后30 d強度提高了14.2%。Nicoleau等[10]將人工合成的納米C—S—H顆粒作為一種成核材料加入到水泥漿體中,發(fā)現(xiàn)摻加納米C—S—H顆粒加速了水泥的早齡期水化進程,同時,在進行硅酸三鈣(C3S)的研究上也得到了一致的結(jié)論。眾所周知,水化硅酸鈣凝膠(C—S—H)是硅酸鹽水泥的主要水化產(chǎn)物,是實現(xiàn)硅酸鹽水泥強度的重要膠結(jié)物[11]。合成納米C—S—H顆粒作為加速硅酸鹽水泥水化的新型早強材料,得到越來越多研究者的關(guān)注[12-17]。例如,Thomas等[12]發(fā)現(xiàn)摻加納米C—S—H顆粒對水泥和硅酸三鈣(C3S)的水化放熱速率有明顯提升,摻加納米C—S—H顆粒明顯縮短了水泥水化誘導(dǎo)期時間,水化第二放熱峰隨著納米C—S—H顆粒摻量的提高,不斷左移,峰值也不斷提高。Plank等[15]研究了pH值分別為10.4、11.7、12.4和13.8的合成溶液對納米C—S—H顆粒的組成、結(jié)構(gòu)和形貌的影響并在水泥漿體中進行強度驗證研究。研究發(fā)現(xiàn):不同pH值合成出來的納米C—S—H顆粒對水泥砂漿抗壓強度的提升效果存在最佳值,當(dāng)pH值為11.7時,提強效果最好。在此基礎(chǔ)上,Plank等[16]進一步研究了不同齡期下采用合成溶液pH值為11.7合成的納米C—S—H顆粒摻量變化對砂漿強度的影響規(guī)律。在進行砂漿強度方面的研究發(fā)現(xiàn),摻加納米C—S—H顆粒提高了水泥砂漿的強度,尤其是6~24 h的提強效率最為明顯。

盡管合成納米C—S—H顆粒在加速硅酸鹽水泥水化方面貢獻突出,但也發(fā)現(xiàn)其對水泥早齡期強度絕對值的提升效果依然有限,特別是在納米C—S—H顆粒低摻量的情況下[9]。值得注意的是,與硅酸鹽水泥相比,硫鋁酸鹽水泥因具有水化熱集中、快硬早強、耐蝕、抗凍融等優(yōu)點,近年來備受關(guān)注[18-20]??紤]到硅酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥各自具有的鮮明特點,已有學(xué)者將這兩種水泥進行復(fù)合,成功制備出高早強、高耐久的硅酸鹽-硫鋁酸鹽復(fù)合水泥[21-25]。然而,硅酸鹽水泥與硫鋁酸鹽水泥的復(fù)合比例存在嚴(yán)格要求,比例失調(diào)會使復(fù)合水泥后期強度存在降低的風(fēng)險,這對于利用硫鋁酸鹽水泥提高硅酸鹽-硫鋁酸鹽復(fù)合水泥在8~24 h的超早齡期強度存在嚴(yán)重制約?;诖?,將納米C—S—H顆粒加入到復(fù)合水泥能夠進一步提高硅酸鹽-硫鋁酸鹽復(fù)合水泥的超早齡期強度,對于脫模強度要求嚴(yán)格的混凝土預(yù)制構(gòu)件具有重要工程價值。與硅酸鹽水泥不同,硫鋁酸鹽水泥的水化產(chǎn)物主要是水化硫鋁酸鈣以及少量的水化硅酸鈣和鋁膠,早齡期主要是生成大量的水化硫鋁酸鈣。因此,摻加納米C—S—H顆粒能否進一步加速硅酸鹽-硫鋁酸鹽復(fù)合水泥水化進程,提高硅酸鹽-硫鋁酸鹽復(fù)合水泥早齡期強度,需要進行更多的研究與探討。

基于此,筆者通過共沉淀法,采用聚合物(polycarboxylate, PCE)作為分散劑,自行合成了穩(wěn)定的納米C—S—H顆粒懸濁液(C—S—H/PCE),并將其摻入到硅酸鹽-硫鋁酸鹽復(fù)合水泥中,分別開展了硅酸鹽-硫鋁酸鹽復(fù)合水泥凝結(jié)時間、抗壓強度、水化熱和水化物相分析等一系列試驗,以期探明C—S—H/PCE對復(fù)合水泥凝結(jié)硬化的影響規(guī)律和作用機制。

1 實驗材料及方法

1.1 實驗材料

試驗用硅酸鹽水泥(PC)為P·Ⅰ 42.5的基準(zhǔn)水泥,硫鋁酸鹽水泥(SAC)為R·SAC 42.5快硬硫鋁酸鹽水泥。兩種水泥分別由中國聯(lián)合水泥集團有限公司和唐山北極熊特種水泥有限公司生產(chǎn),水泥的化學(xué)組成如表1所示,硅酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥的比表面積分別為344、395 m2/kg。細(xì)集料為潔凈的河砂,細(xì)度模數(shù)為2.7,產(chǎn)自河北唐山。

表1 硅酸鹽水泥與硫鋁酸鹽水泥的化學(xué)組成

納米C—S—H/PCE是實驗室采用共沉淀法制備而成的一種早強成核劑。以四水硝酸鈣(分析純,國藥集團化學(xué)試劑有限公司)和九水偏硅酸鈉(分析純,西隴化工股份有限公司)為基本原料,以聚羧酸減水劑為分散劑,并輔助參加適量的陽離子穩(wěn)定劑,具體制備工藝方法參照文獻[16]。制備的納米C—S—H/PCE固含量為23.4%,pH值為11.4,平均粒徑為260 nm,納米C—S—H/PCE成絮狀結(jié)構(gòu),層層交錯連接,具體形貌如圖1所示。另外,試驗中所指納米C—S—H/PCE的摻量均為外摻,并按折固質(zhì)量(指將C—S—H/PCE按照80 ℃烘干至恒重的質(zhì)量)計算其在復(fù)合水泥中的摻量。試驗用水為自來水。

圖1 納米C—S—H/PCE的透射電鏡照片F(xiàn)ig.1 TEM image of the

1.2 實驗方法

1.2.1 凝結(jié)時間 復(fù)合水泥凝結(jié)時間的測試依據(jù)《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法》(GB /T 1346—2011)進行。然而,因復(fù)合水泥中含有10%的硫鋁酸鹽水泥,凝結(jié)時間測試的間隔時間要盡可能縮短,因此,在臨近初凝時間,每隔3 min測試1次,臨近終凝時間,每隔10 min測試1次。具體配合比如表2所示。

表2 不同納米C—S—H/PCE摻量的復(fù)合水泥凈漿配合比Table 2 Proportion of mixture of composite cement paste with different content of nano C—S—H/PCE

1.2.2 抗壓強度 采用40 mm×40 mm×160 mm的水泥砂漿三聯(lián)模制備復(fù)合水泥砂漿,并在振動臺上振動10 s后將表面刮平。在混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護室(溫度為20 ℃、相對濕度≥95%)內(nèi)養(yǎng)護至規(guī)定齡期,脫模后采用無錫建材試驗機械廠的DYE-300KN/10KN型全自動抗折抗壓試驗機進行抗壓強度測試??箟簭姸葴y試依據(jù)《水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法)》(GB/T 17671—1999)中的規(guī)定進行。具體配合比如表3所示。

表3 不同納米C—S—H/PCE摻量的復(fù)合水泥砂漿配合比Table 3 Proportion of mixture of composite cement mortar with different content of nano C—S—H/PCE

1.2.3 水化熱測試 采用0.4水膠比,分別摻加0%、0.5%和2.0%的C—S—H/PCE制備復(fù)合水泥漿,具體配合比如表4所示。將制備好的復(fù)合水泥漿稱量(5±0.001)g到安瓿瓶中,采用TAM Air等溫微量熱儀測量摻加納米C—S—H/PCE的復(fù)合水泥漿水化熱,測試溫度為(25.0±0.01)℃,有效測量時間48 h。

表4 不同納米C—S—H/PCE摻量的復(fù)合水泥漿水化熱用配合比Table 4 Proportion of mixture of hydration heat of composite cement paste with different content of nano C—S—H/PCE

1.2.4 水化物相測試及微觀形貌觀察 采用表4所示配合比制備復(fù)合水泥漿樣品,并在溫度為20±2 ℃,濕度為95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護箱中進行養(yǎng)護,分別取養(yǎng)護齡期為16 h、24 h和3 d的樣品,采用無水乙醇進行水化終止,之后采用真空干燥器在40 ℃條件下烘干24 h,然后用JEOL JSM-7800F場發(fā)射掃描電鏡分別觀察樣品表面微觀形貌;同時,將樣品研磨成粉狀,并通過0.075 mm的方孔篩,采用Rigaku D/max2550 型X射線衍射儀和Netzsch STA 449 同步熱分析儀對水化產(chǎn)物進行表征分析。

1.2.5 pH值測試 采用1.0水膠比,分別摻加0%、0.5%和2.0%的C—S—H/PCE制備復(fù)合水泥漿體,具體配合比如表5所示。為了保證取得上清液的穩(wěn)定性,設(shè)置500 r/min轉(zhuǎn)速在磁力攪拌器上進行攪拌,到規(guī)定齡期后,進行離心處理,重復(fù)兩次進行,最后,采用0.045 μm的濾膜對離心液進行過濾,制備出復(fù)合水泥漿體的上清液,并采用Mettler Toledo的pH計對其進行堿度測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 凝結(jié)時間

通常情況下,硫鋁酸鹽水泥漿的凝結(jié)時間要明顯早于硅酸鹽水泥,對兩種水泥進行適當(dāng)比例的復(fù)合會在一定程度上改變復(fù)合水泥漿的凝結(jié)時間發(fā)展規(guī)律。圖2為摻加不同用量C—S—H/PCE的復(fù)合水泥初凝和終凝時間結(jié)果。由圖2可見:隨著C—S—H/PCE摻量的提高,復(fù)合水泥初凝和終凝時間均有縮短。例如:與C-2組相比,摻加0.5%C—S—H/PCE的復(fù)合水泥初凝時間和終凝時間分別縮短了27.2%和25.4%;摻加2.0%C—S—H/PCE的復(fù)合水泥初凝時間和終凝時間分別縮短了31.8%和38.3%。同時,提高C—S—H/PCE摻量能夠更加明顯地縮短復(fù)合水泥的終凝時間,即縮短初凝和終凝的時間差,具體數(shù)據(jù)如表6所示。

表5 不同納米C—S—H/PCE摻量的復(fù)合水泥漿pH測試用配合比Table 5 Proportion of mixture of pH testing of composite cement paste with different content of nano C—S—H/PCE

圖2 不同摻量納米C—S—H/PCE對復(fù)合水泥凝結(jié)時間的影響Fig.2 Effect of different content of nano C—S—H/PCE on setting time of composite cement

從凝結(jié)時間的測試結(jié)果來看,一方面硅酸鹽水泥與快硬硫鋁酸鹽水泥進行復(fù)合,能夠縮短復(fù)合水泥的凝結(jié)時間,尤其是初凝時間;另一方面,摻加C—S—H/PCE能夠進一步縮短復(fù)合水泥的凝結(jié)時間。另外,進一步提高C—S—H/PCE摻量后,復(fù)合水泥初凝時間的敏感性較低,而對初凝與終凝的時間差有較大的影響。

表6 摻加納米C—S—H/PCE的復(fù)合水泥凝結(jié)時間Table 6 Setting time of composite cement with nano C—S—H/PCE

2.2 早齡期抗壓強度

圖3和表7分別顯示了摻加C—S—H/PCE對復(fù)合水泥砂漿抗壓強度及抗壓強度增長率的影響??梢钥闯?,摻加C—S—H/PCE明顯地促進了復(fù)合水泥砂漿早齡期的抗壓強度發(fā)展。對于同齡期水泥砂漿來說,隨C—S—H/PCE摻量增加,水泥砂漿抗壓強度不斷增加且抗壓強度增長率不斷提高,尤其是8、12、16 h的抗壓強度增幅明顯,與已有的研究成果一致[12,26]。

圖3 不同摻量納米C—S—H/PCE對復(fù)合水泥砂漿早齡期強度發(fā)展的影響Fig.3 Effect of different content of nano C—S—H/PCE on early strength of composite cement

C—S—H/PCE的摻量為0%、0.25%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%時,復(fù)合水泥砂漿8 h抗壓強度分別為8.4、10.3、12.6、15.9、23.5、26.2 MPa,相比不摻時,復(fù)合水泥砂漿的抗壓強度增長率分別為23%、50%、89%、180%、212%。在一定的C—S—H/PCE摻量情況下,隨齡期的增長,復(fù)合水泥砂漿強度增長率逐漸降低,C—S—H/PCE對強度的提升效果逐漸減小。當(dāng)C—S—H/PCE的摻量為2%時,復(fù)合水泥砂漿8 h、12 h、16 h、24 h、3 d、7 d強度增長率分別為212%、91%、75%、40%、26%、17%。

表7 不同養(yǎng)護齡期下水泥砂漿抗壓強度提升率

2.3 水化熱

圖4和圖5分別為摻加C—S—H/PCE的復(fù)合水泥漿體水化放熱速率和水化放熱量。從圖4可以看出,摻加C—S—H/PCE后,復(fù)合水泥水化的水化加速期明顯提前,水化第2放熱峰峰值的出現(xiàn)時間由空白組2.61 h縮短到2.30、2.18 h,水化第2峰的峰值從空白組的3.31 mW/g分別提高到了4.42、5.74 mW/g。具體水化放熱數(shù)據(jù)如表8所示,摻加C—S—H/PCE顯著提高了復(fù)合水泥漿體水化放熱速率曲線的斜率和第2放熱峰的峰值,說明摻加C—S—H/PCE有助于縮短復(fù)合水泥漿體的水化“誘導(dǎo)期”并提高其水化反應(yīng)程度。以上結(jié)果與Nicoleau[10]和Sun等[26]的研究發(fā)現(xiàn)一致,C—S—H/PCE作為一種納米材料,很可能增加了新的成核位點,加速了早齡期復(fù)合水泥的水化反應(yīng)速度。圖5為不同摻量C—S—H/PCE的復(fù)合水泥水化放熱曲線,由圖5可以看出,摻加C—S—H/PCE明顯提高了復(fù)合水泥的水化放熱量。其中,摻加0.5%C—S—H/PCE和2.0%C—S—H/PCE的復(fù)合水泥漿體24 h的水化放熱量比空白組分別提高了14.17、34.09 J/g。

由此可以看出,摻加C—S—H/PCE后,復(fù)合水泥的水化速率和水化放熱量均有明顯的提高。說明摻加C—S—H/PCE后,復(fù)合水泥整個早齡期的水化程度得到了提高,這與抗壓強度的提升效率一致。值得注意的是,復(fù)合水泥的水化快速發(fā)展階段主要是在16 h內(nèi),特別是8 h內(nèi)的水化反應(yīng)程度最高。這很可能是復(fù)合水泥中摻加了10%硫鋁酸鹽水泥的緣故,其水化速率要明顯快于硅酸鹽水泥的水化速率[27-28]。

圖4 不同摻量納米C—S—H/PCE的復(fù)合水泥漿的水化放熱速率Fig.4 Hydration heat flow of composite cement paste with different content of nano

圖5 不同摻量納米C—S—H/PCE的復(fù)合水泥漿的水化放熱量Fig.5 Cumulative heat of composite cement paste with different content of nano

表8 摻加納米C—S—H/PCE的復(fù)合水泥漿水化放熱特征參數(shù)Table 8 Characteristic parameter of hydration evolution of PC/SAC-based blended cement pastes with nano C—S—H/PCE

2.4 水化物相分析

通過X射線衍射儀(XRD)的測試分析,研究了摻加C—S—H/PCE的復(fù)合水泥漿在16 h、24 h和3 d養(yǎng)護齡期下的水化物相組成,其結(jié)果如圖6所示。從圖6可以看出,在養(yǎng)護齡期分別為16 h、24 h和3 d的條件下,摻加C—S—H/PCE的復(fù)合水泥和空白組的水化產(chǎn)物類型之間沒有差異,鈣礬石(AFt)、氫氧化鈣(CH)、硅酸三鈣(C3S)和硅酸二鈣(C2S)被發(fā)現(xiàn)是所有復(fù)合水泥的主要物相,這說明摻加C—S—H/PCE的復(fù)合水泥并沒有產(chǎn)生新的水化物相。不過,與空白組相比,摻加C—S—H/PCE使得各個物相峰強度明顯提高。由于氫氧化鈣(CH)是硅酸鹽水泥水化過程中生成的主要水化產(chǎn)物之一,所以選擇CH峰(2θ=18°)進行比較[29]。從圖6可以發(fā)現(xiàn),養(yǎng)護齡期為16 h時,空白組的CH峰強為4 038,而C—S—H/PCE摻量為0.5%和2.0 %的復(fù)合水泥的CH峰強分別提高到4 349和5 877,明顯高于空白組。當(dāng)養(yǎng)護齡期為24 h和3 d時,可以觀察到類似的現(xiàn)象,表明摻加C—S—H/PCE能夠促使復(fù)合水泥形成結(jié)晶度更高的水化產(chǎn)物。結(jié)合水化熱的測試結(jié)果,這很可能是C—S—H/PCE在復(fù)合水泥顆粒中提供了大量的成核位點,提高了復(fù)合水泥的水化產(chǎn)物生成量和致密度。

圖7為摻加C—S—H/PCE的復(fù)合水泥在16 h、24 h和3 d養(yǎng)護齡期下的熱失重(TG)曲線。從圖7可以發(fā)現(xiàn),所有復(fù)合水泥漿體的主要水化產(chǎn)物基本一致,主要包括氫氧化鈣、鈣礬石和C—S—H凝膠等。其中,鈣礬石在50~120 ℃下脫水失重,C—S—H凝膠在100~120 ℃脫水失重,Ca(OH)2在400~500 ℃下脫水失重,一部分被碳化的Ca(OH)2轉(zhuǎn)化為CaCO3,在600~800 ℃釋放出CO2,失重。由圖7可見,首先脫水失重的是鈣礬石和C—S—H凝膠,且隨著C—S—H/PCE摻量的增多,復(fù)合水泥的失重明顯增加,這是因為早齡期摻加C—S—H/PCE的復(fù)合水泥生成了更多的水化產(chǎn)物。水化16 h后,C—S—H/PCEC摻量為0.5%和2.0%的復(fù)合水泥的失重率分別為9.08%和9.45%,比空白組分別提高了24.73%和29.81%,水化24 h和3 d的復(fù)合水泥漿有類似的失重發(fā)展規(guī)律。說明一直到3 d養(yǎng)護齡期,摻加C—S—H/PCE能夠持續(xù)提高復(fù)合水泥的水化程度。總體來看,摻加C—S—H/PCE加速了復(fù)合水泥早期水化,提高了水化產(chǎn)物總量,但并未產(chǎn)生新的水化產(chǎn)物。

圖6 不同齡期下?lián)郊蛹{米C—S—H/PCE的復(fù)合水泥漿的XRD衍射譜Fig.6 XRD analysis of composite cement paste with nano C—S—H/PCE at different curing

圖7 不同齡期下?lián)郊蛹{米C—S—H/PCE的復(fù)合水泥漿的TG曲線Fig.7 TG curves of composite cement paste with nano C—S—H/PCE at different curing

2.5 機理討論

硅酸鹽水泥的水化過程一般概括為水泥中4種主要礦物相(C3A、C3S、C2S和C4AF)的溶解與水化產(chǎn)物的沉淀過程。特別是早齡期水化,主要是C3A和C3S兩種礦物相的反應(yīng)。其中,早齡期C3A與石膏水化生成鈣礬石,C3S水化生成C—S—H凝膠和氫氧化鈣,具體的反應(yīng)過程[30]為

C3A-石膏的水化反應(yīng)過程:

C3A+CH+12H=C4AH13

(1)

(2)

C3S的水化反應(yīng)過程:

2C3S+6H=C3S2H3+3CH

(3)

由圖3~圖5可知,摻加C—S—H/PCE主要是在早期加速了復(fù)合水泥的水化速率,提高了整體的水化程度。但并沒有增加反應(yīng)生成的水化產(chǎn)物類型。關(guān)于C—S—H/PCE加速早期硅酸鹽水泥水化,提高硬化水泥漿體早期強度的報道已有很多[12-13,25]。值得注意的是,Elisabeth等[31]總結(jié)了眾多關(guān)于C—S—H/PCE的研究成果,發(fā)現(xiàn)摻加C—S—H/PCE對于水泥早齡期水化加速的效果很大程度上取決于水泥的組成成分。為了進一步探索C—S—H/PCE對復(fù)合水泥凝結(jié)硬化過程的影響規(guī)律,開展了復(fù)合水泥漿體離心溶液pH值的測試,測試結(jié)果如圖8所示。從圖8可以看出,養(yǎng)護齡期在16 h內(nèi),摻加C—S—H/PCE會降低復(fù)合水泥漿體上清液的pH值,增加摻量,降低趨勢更加明顯,同時,前8 h的復(fù)合水泥漿上清液的pH值均有較明顯的增長。考慮到C—S—H/PCE自身的pH值通常在11.5±0.5[15],C—S—H/PCE本身呈負(fù)電性,產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因很可能是摻加的C—S—H/PCE與早期水泥水化釋放出的Ca2+發(fā)生了螯合作用,加速了氫氧化鈣的析晶過程,液相中的Ca2+不斷流失的結(jié)果。結(jié)合圖9的掃描電鏡照片可知,水化16 h后,摻加C—S—H/PCE的復(fù)合水泥漿體比空白組生成了更多的水化產(chǎn)物,微觀結(jié)構(gòu)更加均勻致密。這主要歸因于兩點:1)摻加C—S—H/PCE加速了硅酸鹽水泥的水化進程,反應(yīng)生成了更多的C—S—H凝膠;2)復(fù)合水泥中的硫鋁酸鹽水泥參與早期水化反應(yīng),生成了較多的鈣礬石,進一步填充了水化產(chǎn)物的空間。兩種作用起到了很好的疊加效應(yīng),孔隙當(dāng)中水化產(chǎn)物更快更多地生長,使得水泥顆粒之間的孔隙進一步降低[26,32]。因此,在C—S—H/PCE存在的條件下,復(fù)合水泥漿結(jié)構(gòu)體快速形成,使得復(fù)合水泥漿的凝結(jié)硬化過程明顯加快。同時,復(fù)合水泥水化生成大量的纖維狀水化產(chǎn)物,這些產(chǎn)物相互交叉,形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),對早齡期復(fù)合水泥的強度發(fā)展也發(fā)揮了重要作用。

圖8 不同摻量納米C—S—H/PCE的復(fù)合水泥漿上清液的pH值Fig.8 pH of composite cement paste supernatant with

圖9 不同摻量納米C—S—H/PCE的復(fù)合水泥漿水化16 h的掃描電鏡照片F(xiàn)ig.9 SEM images of composite cement paste with

3 結(jié)論

1)摻加C—S—H/PCE能顯著縮短硅酸鹽-硫鋁酸鹽復(fù)合水泥漿體的凝結(jié)硬化時間。且隨C—S—H/PCE摻量的增加,復(fù)合水泥初凝與終凝的時間差變小。

2)C—S—H/PCE能顯著提升硅酸鹽-硫鋁酸鹽復(fù)合水泥漿體早齡期各階段的抗壓強度,特別是對8、12、16 h的抗壓強度提升顯著。隨著C—S—H/PCE摻量的增加,復(fù)合水泥砂漿早齡期抗壓強度逐漸增強,但同齡期復(fù)合水泥砂漿抗壓強度增長提升率逐漸降低。

3)摻加C—S—H/PCE后,復(fù)合水泥漿體的水化放熱速率有較大的提升,主要是第2放熱峰左移,水化放熱峰值顯著提高,總的水化放熱量也有增加,加快了復(fù)合水泥漿體的水化進程。

4)結(jié)合XRD、TG、pH值和SEM的分析測試結(jié)果,摻加C—S—H/PCE提高了復(fù)合水泥的水化產(chǎn)物生成數(shù)量,但不會產(chǎn)生新的水化物相。早齡期大量生成的水化產(chǎn)物使得復(fù)合水泥漿體微觀結(jié)構(gòu)更加均勻致密,表現(xiàn)出早齡期抗壓強度的快速增長。

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