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硫鋁酸鹽水泥性能的調(diào)整與應(yīng)用

2009-03-30 00:00

  0  前言

  硫鋁酸鹽水泥具有早強(qiáng)、高強(qiáng)、抗?jié)B、抗凍、耐蝕和低堿度等優(yōu)良特性,一般在冬季施工、水工工程、修補(bǔ)工程等特殊工程中應(yīng)用較多。在硫鋁酸鹽水泥的改性方面國(guó)內(nèi)外許多研究者對(duì)其進(jìn)行了研究,如硫鋁酸鹽水泥與硅酸鹽水泥、混合材料的復(fù)合水泥的研究;化學(xué)外加劑對(duì)硫鋁酸鹽水泥性能影響的研究等。為使硫鋁酸鹽水泥能在更多的工程中得到應(yīng)用必須對(duì)其性能進(jìn)行調(diào)整,本文根據(jù)其他研究者的研究成果以及作者對(duì)硫鋁酸鹽水泥的研究,采用硅酸鹽水泥、化學(xué)外加劑和可再分散乳膠粉對(duì)硫鋁酸鹽水泥性能進(jìn)行了調(diào)整,可為硫鋁酸鹽水泥在特殊工程中的應(yīng)用提供借鑒。

  1 試驗(yàn)材料與方法

  1.1試驗(yàn)材料

  試驗(yàn)所用水泥取自華新水泥廠生產(chǎn)的42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥(以下簡(jiǎn)稱(chēng)0PC)和孝感鳳凰水泥有限責(zé)任公司生產(chǎn)的42.5級(jí)快硬硫鋁酸鹽水泥(以下簡(jiǎn)稱(chēng)SAC),砂采用中國(guó)IS0標(biāo)準(zhǔn)砂。化學(xué)試劑硫酸鈉(Na2S04)、碳酸鋰(Li2C03)、硼酸(H3B03)、硫酸鋁(A12S04)、亞硝酸鈉(NaN02)。聚合物乳膠粉為德國(guó)威凱公司生產(chǎn)的可再分散醋酸乙烯酯一乙烯共聚膠粉,外觀為白色粉末。

  1.2試驗(yàn)方法

  水泥凝結(jié)時(shí)間測(cè)定按GB/T l346—1989進(jìn)行;水泥膠砂抗折、抗壓強(qiáng)度測(cè)定參照GB/T l7671—1999規(guī)定的方法進(jìn)行,試件尺寸40mm×40mm×l60mm。水泥凈漿強(qiáng)度測(cè)試使用4cm×4cm×4cm的小立方體試件,水灰比按標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量。所有試件均在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)。

  2 試驗(yàn)結(jié)果

  2.1硅酸鹽水泥對(duì)硫鋁酸鹽水泥性能的影響

  本試驗(yàn)測(cè)試了不同0PC摻量的SAC水泥的性能,其中抗壓強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度均由水灰比為O.5,膠砂比為1:3的水泥砂漿測(cè)得。OPC對(duì)SAC的凝結(jié)時(shí)間影響很大,會(huì)縮短SAC的凝結(jié)時(shí)間且初凝和終凝間隔很短,當(dāng) OPC摻量為50%時(shí)SAC的初凝和終凝時(shí)間僅為7、11min,初凝和終凝的時(shí)間間隔為4min。本試驗(yàn)中OPC的摻入對(duì)SAC的強(qiáng)度性能有不利的影響。

  2.2外加劑對(duì)硫鋁酸鹽水泥性能的影響

  本試驗(yàn)中抗壓強(qiáng)度的試件采用4cm × 4cm x 4cm的小立方體凈漿試件,水灰比按標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量。由結(jié)果可知Li2C03對(duì)硫鋁酸鹽水泥凝結(jié)時(shí)間的影響很大,能縮短SAC的凝結(jié)時(shí)間并提高 SAC的小時(shí)強(qiáng)度;將四種早強(qiáng)促凝組分與H3B03復(fù)合的復(fù)合外加劑都能使得SAC的初凝時(shí)間延長(zhǎng),但是初凝和終凝時(shí)間間隔縮短,這樣既保證了較充足的施工時(shí)間,又獲得了較高的小時(shí)強(qiáng)度。

  相對(duì)而言,復(fù)合外加劑中H3B03和Na2S04的組合獲得了較高的6h強(qiáng)度和3d強(qiáng)度,H3B03和Li2C03的組合獲得了較高的3h強(qiáng)度。因此,H3B03和哪一種早強(qiáng)促凝組分復(fù)合,應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)及其需要進(jìn)行選擇,如果以3h強(qiáng)度為主,選擇 Li2C03的效果最好,如果以6h強(qiáng)度為重,則應(yīng)選擇Na2S04

  2.3可再分散乳膠粉對(duì)硫鋁酸鹽水泥性能的影響

  在摻入聚合物乳膠粉后,快硬硫鋁酸鹽水泥砂漿的l、7d抗壓強(qiáng)度發(fā)生了明顯的下降,隨聚灰比增大,降低幅度增加。其1、7d的抗折強(qiáng)度(聚灰比0.045的1d抗折強(qiáng)度除外)以及7d抗拉強(qiáng)度均隨聚灰比增大而增加,7d的抗壓強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度比值隨聚灰比增大而降低,即脆性下降。

  2.4硫鋁酸鹽水泥的應(yīng)用探討

  硫鋁酸鹽水泥具有凝結(jié)時(shí)間短、早期強(qiáng)度較高的特性,但是要將其應(yīng)用于某些特殊工程還要調(diào)整其物理力學(xué)性能。從以上的試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),在硫鋁酸鹽水泥中摻入硅酸鹽水泥能使硫鋁酸鹽水泥的凝結(jié)進(jìn)一步加快,初凝和終凝間隔時(shí)間大大縮短;微量的Li2C03便能使硫鋁酸鹽水泥速凝,而復(fù)合外加劑能推遲硫鋁酸鹽水泥的初凝,但初凝和終凝的間隔時(shí)間很短;可再分散乳膠粉能降低硫鋁酸鹽水泥砂漿的脆性。因此可試想將以上材料中的一種或幾種同時(shí)摻入硫鋁酸鹽水泥中來(lái)調(diào)整水泥的性能,各種材料之間的比例以及外加劑的摻量應(yīng)根據(jù)工程要求合理選擇,這方面的相關(guān)報(bào)道有J.P6ra和J.Ambroise將硫鋁酸鹽水泥與普通硅酸鹽水泥按適當(dāng)比例混合并摻加減水劑和Li2C03等外加劑制成了自流平地坪和自流平修補(bǔ)砂漿,該砂漿具有早強(qiáng)微膨脹的特性;符平和趙衛(wèi)全等將鋁酸鹽水泥與硅酸鹽水泥的混合體制成速凝灌漿材料,該堵漏灌漿材料凝結(jié)快,早期強(qiáng)度發(fā)展迅速。以上硅酸鹽水泥、外加劑、乳膠粉對(duì)硫鋁酸鹽水泥性能的調(diào)節(jié)試驗(yàn)可為相關(guān)研究提供借鑒,根據(jù)各工程要求的不同選擇哪幾種材料有待進(jìn)一步研究。

  3  結(jié)論

  (1)在硫鋁酸鹽水泥中摻入硅酸鹽水泥能縮短硫鋁酸鹽水泥的凝結(jié)時(shí)間,且初凝和終凝間隔很短,但在本試驗(yàn)中硅酸鹽水泥的摻人對(duì)硫鋁酸鹽水泥的強(qiáng)度性能有不利的影響。

  (2)Li2C03能顯著縮短硫鋁酸鹽水泥的凝結(jié)時(shí)間,微量的 Li2C03便能使水泥發(fā)生急凝,提高小時(shí)強(qiáng)度,但較大幅度地降低了水泥的中、后期強(qiáng)度。復(fù)合外加劑能使得SAC的初凝時(shí)間延長(zhǎng),但是初凝和終凝時(shí)間間隔縮短,水泥初凝后能很快終凝??筛鶕?jù)不同的要求選擇凝結(jié)時(shí)間及小時(shí)強(qiáng)度都適合的復(fù)合外加劑。

  (3)可再分散乳膠粉可提高硫鋁酸鹽水泥砂漿的抗折及抗拉強(qiáng)度,降低脆性,但是會(huì)使硫鋁酸鹽水泥砂漿的抗壓強(qiáng)度降低。

  (4)硫鋁酸鹽水泥具有優(yōu)良的物理力學(xué)性能,用化學(xué)外加劑、可再分散乳膠粉或硅酸鹽水泥等調(diào)節(jié)硫鋁酸鹽水泥的性能能使其用于特殊的工程。

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