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三異丙醇胺TIPA對矽酸鹽水泥的性能影響

來源: 新快三官網  日期:2020-09-30 15:37:33  屬於:行業動態
文章摘要:

水泥在國民基礎設施建設,和經濟發展中不可或缺的基礎原材料。但隨著環境汙染日益加劇,水泥的生產還處於高能耗產業。據統計每生產一頓水泥熟料約消耗120kg標煤、耗電80kWh。另外,在生產過程中還會排放出大量的粉塵、CO2、SO2等汙染物。現在市場廣泛常用的是矽酸鹽礦物水泥,它主要成分是矽酸三鈣(C3S)、矽酸二鈣(C2S)、鋁酸三鈣(C3A)和鐵鋁酸四鈣(C4AF)。當與水摻和後,礦物遇水發生水解或水化反應而變成水合物,水化速度的快慢影響水泥的強度,鋁酸三鈣、矽酸三鈣對水泥的凝結時間和早期強度起決定作用。這種矽酸鹽水泥適用範圍:

01、用於一般工業與民用建築物中,並可配置高品混凝土和各種混凝土預製構建。

02、用於地下、水工及海水工程。

03、用於高溫受熱工程和大體積混凝土澆築工程。

矽酸鹽礦渣水泥和普通矽酸鹽水泥較大的區別有:

01、摻料,礦渣水泥石灰石或粒化高爐礦渣產量為6%~15%,而普矽水泥摻量為5%以內。

02、性能普矽水泥早期強度和後期強度增長都比較快,在低溫情況下增長速度也比礦渣水泥塊,抗腐蝕性能比較差,水化熱高,抗凍、耐磨性好。

03、礦渣水泥早期和低溫環境下強度增長較慢,後期增長速度較快,水化熱較低,抗腐蝕性、耐熱性較好,但幹縮變形大,析水性大,耐磨性差。

04、厚大體積混凝土和在高濕環境或永遠處在水下的混凝土優先選用礦渣水泥。但一般情況下普矽水泥都可以使用。

水泥的後期強度決定著施工質量,而三異丙醇胺TIPA對於後期強度的增強作用存在一個最佳摻量值。石灰石粉則對早、後期強度均有不利影響,摻量越少越好。為進一步研究TIPA與NaCl複合應用於石灰石矽酸鹽水泥的情況,以及石灰石粉細度所帶來的影響,在以上研究的基礎上選取三種不同細度的石灰石粉(重質碳酸鈣粉)在0.07%TIPA和0.1%NaCl的複合作用下進行了相關實驗研究。

複合作用下得到以下幾項結論:

01、石灰石粉對水泥各齡期強度的降低/增強效果隨粒徑和摻量的增大而消弱,但都表現出一致的增強趨勢。其中,800~600目和600~400目的石灰石粉的效果類似,在該試驗範圍內對28d強度都有較好的增強作用。而400~300目的石灰石粉摻量在5%時對28d強度有增強效果,而摻量增加到10%時在28d齡期內沒有表現出增強效果。

02、石灰石粉在水化早期可促進C3S的水化,對其後期影響不大。石灰石粉的細度對水泥中熟料礦物間的水化沒有顯著影響,但是,石灰石粉越細越有利於石膏耗盡後碳鋁酸鈣的生成,同時使水化放熱量增大。水化曆程與強度結果相對應,摻800~600目和600~400目的石灰石粉的仍然表現出相似的水化性能。另外,本章水化量熱實驗再次表明TIPA能夠促進水泥中AFt的生成。

03、不同細度的石灰石粉摻入後都使總孔隙率增大,水化凝膠孔隙和連通孔隙減少、大孔增加。尤其是粒徑較大的石灰石粉使大孔增加顯著,孔隙分布粗化。

結論:

TIPA作為助磨劑組分應用較多,而對其助磨、增強之外的性能影響的研究較少。本文圍繞TIPA對矽酸鹽水泥和石灰石矽酸鹽水泥的強度、水化過程和硬化漿體微觀孔結構的影響進行了研究。其中,重點研究了TIPA及其與NaCl的複合對石灰石矽酸鹽水泥相關性能的影響。

通過以上研究,得出一些TIPA以及CaCl和石灰石粉摻量、細度等對矽酸鹽水泥、石灰石矽酸鹽水泥的相關新的研究結論,主要有如下幾項:

01、TIPA能夠促進C4AF水化生成AFt,對C3S的水化沒有顯著影響。在石灰石矽酸鹽水泥中,當TIPA促進AFt的生成使石膏耗盡,CaCO3與水化鋁酸鈣生成碳鋁酸鈣的反應抑製了AFt向AFm的轉化。

02、TIPA具有引氣分散作用。引氣導致水化早期漿體內大孔的增加,使早期強度降低。TIPA對AFt生成的促進和分散作用使水化凝膠結構致密化,連通孔隙減少。隨水化齡期的延長,水化產物的生長和填充消弱了引氣帶來的不利影響,使初始水化中引氣產生的孔隙減少,有利於後期強度的發展。

03、TIPA對強度的影響則是以上水化產物相和微觀孔結構隨齡期發展的綜合效應表現,與硬化漿體和石英砂骨料間的界麵粘結無關。不同摻量的TIPA,應用於不同的水泥所表現出的綜合效果是不同的。因此,對於不同的水泥,TIPA可能會存在不同的最佳摻量值。

  TIPA單獨應用於矽酸鹽水泥主要對後期強度有顯著增強。而TIPA使石灰石矽酸鹽水泥砂漿和淨漿的各齡期強度增加,且後期增強顯著。由於石灰石粉本身的分散作用,TIPA對石灰石矽酸鹽水泥的增強作用更好。無論是對矽酸鹽水泥還是石灰石矽酸鹽水泥,TIPA的強度增強作用都是隨齡期的延長而逐漸增強的。 

04、NaCl能夠增加水泥礦物的溶解度,通過與水化產物CH反應生成複合物而促進C3S的水化,具有顯著早期增強作用。石灰石粉本身的分散和促進C3S水化的作用,使NaCl促進C3S水化的作用消弱。當與TIPA同時應用時,NaCl能夠增強TIPA對C4AF水化的促進作用。
  TIPA能夠促進C4AF水化生成AFt,且NaCl對這一效應有促進作用。而TIPA可增強NaCl增溶和促進水化效應的發揮。

05、石灰石粉中的CaCO3與水化鋁酸鈣可反應生成碳鋁酸鈣。在TIPA作用下,水化早期可生成三碳型碳鋁酸鈣和半碳型碳鋁酸鈣兩種,其中半碳型比三碳型的更易於存在。當TIPA促進C4AF水化生成AFt將石膏耗盡,CaCO3與水化鋁酸鈣反應生成碳鋁酸鈣抑製了AFt向AFm的轉化。石灰石粉在水化初期的晶核效應可促進C3S的水化,但對後期C3S的水化沒有顯著影響。TIPA和NaCl的複合使用可增強石灰石粉對C3S水化的促進作用。

06、石灰石粉在摻量很小時對1d強度有利。一般情況下,石灰石粉的摻入會使各齡期水泥強度降低,且大摻量的石灰石粉使強度顯著降低。在TIPA和NaCl複合作用下,石灰石粉對水泥各齡期強度的降低/增強效果隨粒徑和摻量的增大而消弱,但都表現出一致的增強趨勢。其中,800~600目和600~400目的石灰石粉的效果類似,摻量在10%以內都有較好的後期增強作用。而400~300目的石灰石粉增強效果相對較差。石灰石粉的細度對水泥中熟料礦物的水化沒有顯著影響,但是石灰石粉越細越有利於石膏耗盡後碳鋁酸鈣的生成。

07、同一水泥,W/C=0.5、20℃條件下48h內的放熱量大小主要由水化速率減速期出現的第三放熱速率峰、即AFm或碳鋁酸鈣的生成放熱量所決定。而第三放熱速率峰的出現是由TIPA所導致的,所以,同一水泥TIPA摻量越大,石灰石粉越細,48h內的放熱量越大。


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