高抗折低热矿渣硫铝酸盐水泥水化硬化机理

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高抗折低热矿渣硫铝酸盐水泥(HFLH-CSA)是一种以粒化高炉矿渣(GBFS)为主要原料,以石膏和高贝利特硫铝酸盐水泥熟料为激发剂的新型胶凝材料。HFLH-CSA水泥具有抗折强度高、水化热低、抗渗性强、低碱、抗硫酸盐侵蚀能力强等优点。HFLH-CSA水泥的各项性能均基于水化硬化机理开展研究,为该水泥在大体积混凝土的工程应用提供理论基础。本文拟研究HFLH-CSA水泥水化机理和微观结构演化规律,探究该水泥组分-结构-性能之间的关系,揭示其强度发展机理和低水化放热;研究HFLH-CSA水泥与矿物掺合料复合胶凝体系的水化机理;开展HFLH-CSA水泥水化过程和微观结构热力学模型(GEMS-PSI软件)模拟;利用微量热仪、XRD、TGA、SEM和MIP等方法进行了水泥水化过程,水化产物、微观形貌结构和孔结构的表征。研究结果表明:(1)HFLH-CSA水泥早期的强度略低,后期HFLH-CSA水泥的强度快速增长;(2)HFLH-CSA水泥早期主要的水化产物是钙矾石,随着水化的进行,针状钙矾石量快速生成,相互穿插交错在毛细孔隙中,C-S-H凝胶填充于骨架之间,起到粘结作用,硬化浆体的孔隙向着小孔方向发展,整个水泥浆体形成致密的结构,从而强度快速增长。在水化后期,大量的C-S-H凝胶生成,水泥浆体更加密实,所以HFLH-CSA水泥后期强度得到进一步增长;(3)通过热力学模型对HFLH-CSA水泥水化机理进行了模拟分析,HFLH-CSA水泥早期水化主要生成钙矾石,随着石膏的耗尽,钙矾石生成量未增长,C-S-H凝胶生成量开始增加,还有少量OH–水滑石和Al(OH)3胶体生成。模拟结论与试验结果相接近;(4)GEMA-PSI热力学模拟并结合HFLH-CSA水泥不同水胶比的水化累积热量得到了HFLH-CSA水泥的总需水量约为0.49。
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