硫铝酸盐水泥超早强外加剂的制备及其应用研究

论文摘要

通用硅酸盐水泥所具备的性能可满足一般建筑工程施工的需要,但由于其凝结硬化速度和早期强度发展慢等原因,使其不能满足抢修抢险、止水堵漏等快速施工的特殊工程的使用要求。近年来,我国对硫铝酸盐水泥的研究和生产有了很大进展,它具有早强、高强、抗冻、抗渗、耐蚀和低碱等突出特点,显示出十分乐观的发展前景。这种水泥凝结速度较快,在某些工程中（如修补、灌浆工程）,若凝结时间太短则不利于施工,但在另一些工程中（如止水堵漏工程）又要求硫铝酸盐水泥有更快的凝结硬化速度,发挥出很高的小时强度。因此,为了充分发挥硫铝酸盐水泥的潜能,扩大其应用范围,有必要对其性能进行适当的改善,以制备出凝结时间可控,早强效果显著的超早强外加剂。本文基于硫铝酸盐水泥水化、水泥混凝土的凝结硬化和强度理论,筛选适合于硫铝酸盐水泥的外加剂,并对硫铝酸盐水泥的性能进行优化。详细分析了各外加剂的掺量对硫铝酸盐水泥各项性能产生的影响。为满足超早强的性能要求,进行外加剂复合试验,得出最佳外加剂配比,并对其进行了应用研究。研究表明聚羧酸、密胺树脂高效减水剂与硫铝酸盐水泥在流动度方面具有良好的相容性,能够有效减少硫铝酸盐水泥的流动度经时损失。密胺树脂减水剂的掺入能有效提高硫铝酸盐水泥的早期和后期强度。硼酸对硫铝酸盐水泥的缓凝效果不稳定,掺量不易控制,硼酸的掺入使硫铝酸盐水泥早期强度明显降低,D-葡萄糖酸钠对硫铝酸盐水泥的凝结时间影响效果稳定显著,掺量易控制,在其合适的掺量下,并能使硫铝酸盐水泥各龄期强度有小幅度的提高。超细CaCO3对硫铝酸盐水泥的强度增强作用明显。Li2CO3和Ca（NO2）2对硫铝酸盐水泥的6h强度增加显著,但过多的掺入会导致硫铝酸盐水泥后期强度的降低。多元组分复合下对硫铝酸盐水泥的各龄期强度的增加效果显著,特别是6h胶砂抗压强度,达到了31.8MPa,且凝结时间适中。基于最佳超早强外加剂配比,进行了超早强灌浆料性能试验。试验得出,超早强灌浆材料具有超早强特性,6h抗压强度达到37.5MPa、流动度经时损失较小、膨胀率适当、无泌水、无沉降、无离析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的背景和意义
• 1.2 硫铝酸盐水泥的发展概况及特点
• 1.3 硫铝酸盐超早强外加剂的研究及应用现状
• 1.3.1 硫铝酸盐超早强外加剂的研究现状
• 1.3.2 硫铝酸盐超早强外加剂的应用现状
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 硫铝酸盐水泥水化及外加剂作用机理
• 2.1 水泥水化及凝结硬化机理
• 2.1.1 硫铝酸盐水泥的水化反应
• 2.1.2 水泥的凝结硬化理论
• 2.2 外加剂的作用机理与应用现状
• 2.2.1 高效减水剂的发展应用现状及作用机理
• 2.2.2 早强剂的发展应用现状
• 2.2.3 水泥常用缓凝剂及其作用机理
• 2.3 超早强复合外加剂的复合原则及功能要求
• 2.3.1 超早强复合外加剂的复合原则
• 2.3.2 超早强复合外加剂的功能要求
• 2.4 本章小结
• 第3章 试验用原材料的筛选与试验方法
• 3.1 试验主要原材料及性能
• 3.1.1 水泥
• 3.1.2 超细碳酸钙粉末
• 3.1.3 硼酸
• 3.1.4 D-葡萄糖酸钠
• 3.1.5 高效减水剂
• 3.2 试验方法
• 3.2.1 试件制作及养护
• 3.2.2 凝结时间
• 3.2.3 性能测试
• 3.2.4 流动度测试
• 3.2.5 水泥浆膨胀率的测试方法
• 3.3 本章小结
• 第4章 硫铝酸盐水泥超早强外加剂的试验研究
• 4.1 高效减水剂对硫铝酸盐水泥性能的影响
• 4.1.1 高效减水剂对SAC净浆流动度及流动度经时损失的影响
• 4.1.2 不同高效减水剂对SAC流动度经时损失的影响机理分析
• 4.1.3 高效减水剂对硫铝酸盐水泥强度的影响
• 4.2 缓凝剂对硫铝酸盐水泥性能的影响
• 4.2.1 硼酸对硫铝酸盐水泥凝结时间及早期强度的影响
• 4.2.2 D-葡萄糖酸钠对硫铝酸盐水泥凝结时间及早期强度的影响
• 4.3 微细掺合料对硫铝酸盐水泥性能影响
• 4.3.1 微细掺合料改性效应
• 4.3.2 超细碳酸钙对硫铝酸盐水泥性能的影响
• 4.3.3 超细碳酸钙对硫铝酸盐水泥强度的增加机理分析
• 4.4 早强组分对硫铝酸盐水泥性能的影响
• 2CO₃对硫铝酸盐水泥凝结时间及早期胶砂强度的影响'>4.4.1 Li₂CO₃对硫铝酸盐水泥凝结时间及早期胶砂强度的影响
• 2）₂对硫铝酸盐水泥凝结时间及早期胶砂强度的影响'>4.4.2 Ca（NO₂）₂对硫铝酸盐水泥凝结时间及早期胶砂强度的影响
• 4.5 复合外加剂对硫铝酸盐水泥性能的影响
• 4.5.1 D-葡萄糖酸钠与SM减水剂复合时对SAC流动度的影响
• 4.5.2 复合早强组分对硫铝酸盐水泥早期强度的影响
• 4.5.3 多元复合组分对硫铝酸盐水泥性能的影响
• 4.6 本章小结
• 第5章 硫铝酸盐水泥超早强外加剂的应用
• 5.1 超早强修补混凝土的力学性能研究
• 5.2 硫铝酸盐水泥超早强灌浆料性能研究
• 5.2.1 矿渣对灌浆材料的流动性及强度的影响
• 5.2.2 胶砂比对灌浆材料的流动性及强度的影响
• 5.3 典型超早强灌浆材料的性能研究
• 5.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢