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不同养护条件下锂渣复合水泥基材料化学结合水量分析(2)

来源:学术堂 作者:吴福飞;宫经伟;董双快
发布于:2017-06-30 共6767字
  由图1可见,锂渣复合水泥基材料的化学结合水量随龄期的延长而增大,但均低于同龄期下纯水泥浆体。在水化早期,特别是水化7 d前,各组试样化学结合水量的增幅较大,水化3和7 d时基本上能达到水化90 d时的60%和80%以上,之后的增幅变得较为缓慢。锂渣掺入后降低了胶凝材料中水泥用量,使参与反应的颗粒变少,进一步降低了各龄期下化学结合水的总量。锂渣掺量越大,这种稀释作用就越明显,其化学结合水量的降低幅度就越大。在同掺量下,水胶比增大时,浆体的化学结合水量有增大趋势,但增幅基本上都小于锂渣掺量的影响。虽然较大水胶比相对能提供更多的水分和水化反应需要的水化空间,使其反应更加充分进而增大锂渣复合水泥基材料的化学结合水量,但是锂渣的吸水率较大,掺入后,除稀释了水泥颗粒外,还增加了胶凝体系中的水量。因此,锂渣掺量对复合水泥基材料的化学结合水量的影响高于水胶比。
  
  2. 1. 2高温下的化学结合水量 高温(50和100 ℃)养护环境下锂渣复合胶凝材料的化学结合水量随龄期的变化规律如图2所示。高温养护能提高各水胶比试样的化学结合水量,尤其在水化早期(1~7 d)。当水胶比为0. 40且养护温度为50 ℃时,锂渣复合水泥基材料水化1 d的化学结合水量比标养时提高了21. 5%(掺量为20%)和31. 8%(掺量为60%),水胶比降低至0. 30时,分别提高了21. 6%和60. 5%.当水胶比为0. 40且养护温度为100 ℃时,锂渣复合水泥基材料水化1 d的化学结合水量比标养时提高了33. 1%和47. 6%,水胶比降低至0. 30时,分别提高了29. 7%和83. 1%.可见高温能提高胶凝材料的水化程度,锂渣掺量越大,其化学结合水的增量就越大。这主要是高温能够加速锂渣中以玻璃体网络结构形成的-O-Si-O-键、-Al-O-Si-O-键发生断裂,即高温有利于玻璃体网络结构的解聚,提高锂渣在水泥基中的水化反应速率,增大其水化反应程度,使锂渣活性得以激发,反应产物生成迅速,化学结合水量的增加趋势就较大。随着养护龄期的延长,各水胶比试样化学结合水量的增长幅度变得缓慢,但均超过标准养护时试样的化学结合水量。有关文献研究表明:在高温(45~100 ℃)养护时,水泥水化速度较快,生成的水化产物较多并沉积在水泥或锂渣颗粒表面,阻碍了胶凝材料的化学结合水量的提高。
  
    
  对比标准养护发现,高温养护有利于浆体化学结合水量的提高。水化龄期越短增幅就越大。可见适当提高早期养护温度有利于胶凝材料的水化。水化7 d后,各组试样的增长率都在15%以下,水化90 d时,个别试样的增长率已低于5%.这进一步说明高温有利于浆体早期水化,但对后期影响较小,甚至可以忽略。
  
  2. 1. 3碱激发下的化学结合水量 碱激发下锂渣复合胶凝材料的化学结合水量见图3.可见,碱对锂渣复合胶凝材料的早期(1~7 d)化学结合水量有显着影响。水胶比为0. 40时,碱激发下锂渣复合水泥基浆体龄期1 d的化学结合水量高达8. 76%(掺量20%)和7. 26%(掺量60%),相比于标准养护时分别提高了20. 1%和34. 8%,相比于高温(50 ℃)养护时分别提高了23. 5%和9. 1%.低水胶比时,低掺量下浆体的化学结合水较大。在碱性环境的激发中,锂渣中以四面体形式存在的[SiO4]和[AlO4]解聚生成H3AlO2-4和H3SiO-4,并与Na+和Ca2+反应生成沸石类水化产物。因此,在早期其水化结合水量较高,同条件下高于高温(50 ℃)养护。随着养护龄期延长,特别是60~90 d时,锂渣复合胶凝材料的化学结合水量增长趋势与标准养护几乎相同,略低于高温(50 ℃)养护,即使不同水胶比的试样也存在相同趋势。这可能与浆体的水化产物有关,在水化后期,试样的水化产物含量也基本稳定,换言之,锂渣只有部分参与了二次水化反应,过多的锂渣只起到微集料填充效应。
  
    
  2. 1. 4碱激发与高温作用下的化学结合水量碱激发与高温作用下锂渣复合胶凝材料的化学结合水量如图3.碱激发与高温作用下,LB15p和LB35p的化学结合水量比标准养护1 d时提高了29. 1%和43. 3%;LD15p和LD35p的化学结合水量比标准养护1 d时提高了28. 5%和82. 2%.可见碱激发与高温作用也能提高浆体早期的化学结合水量,但对后期的影响较小(2%以内)。对比单独碱激发或高温(50 ℃)养护发现,复合作用下的化学结合水量较高,但相差幅度并不是很大(3%以内)。随着养护龄期延长,特别是7 d以后,3种养护方式下的化学结合水量基本相同。因此,在实际生产应用中,为了提高混凝土早期性能,可以考虑选择单独碱激发或高温养护或复合养护。结合前述的试验结果发现,养护方式对复合水泥浆体化学结合水量的影响大小顺序分别为:高温和碱激发环境养护>碱激发>高温养护>标准养护。当掺量增大时,锂渣的反应程度都有一定的提高[4].水胶比较高时,复合作用的效果较高。原因在于,水胶比高时,水泥颗粒与水接触的机率增大,促使锂渣的反应程度增大,此时锂渣作为辅助胶凝材料有促进水泥水化的作用;当其替代率低于30%时,通常表现出延缓作用[14].
  
原文出处:吴福飞,宫经伟,董双快,陈昌礼,赵振华. 不同养护方式对水泥-锂渣浆体水化程度影响[J]. 水利水运工程学报,2017,(03):1-6.
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