【摘要】：富鐵磷鋁酸鹽水泥(PAC)是在磷鋁酸鹽水泥基礎上發(fā)展的一種新型特種水泥,通過提高水泥熟料中Fe_2O_3的含量而具有煅燒溫度低、早強高強等優(yōu)點。本論文主要研究了富鐵PAC及其在分別摻有石灰石粉、粉煤灰和石膏三種輔助膠凝材料條件下的抗氯離子滲透性、抗硫酸鹽侵蝕性和抗凍性。利用XRD、SEM、MIP等測試方法對水泥硬化漿體的微觀結構和形貌進行分析,闡明了水泥力學性能和抗侵蝕性能改善的原因。主要結論如下:(1)與硅酸鹽水泥(OPC)和硫鋁酸鹽水泥(SAC)相比,富鐵PAC具有更優(yōu)異的抗侵蝕性能。OPC和SAC硬化漿體氯離子電通量測試結果分別為6000C和2800C,而富鐵PAC僅為1100C;三種水泥在水化齡期為90d時抗硫酸鹽侵蝕系數(shù)分別為0.84、1.31和1.41;依據(jù)凍融破壞實驗標準,OPC和SAC最多可承受150次凍融循環(huán)作用,而富鐵PAC在經歷凍融循環(huán)200次時仍未達到破壞標準。OPC、SAC和富鐵PAC三種水泥按照W/C=0.3成型,其硬化漿體在水化齡期28d時的孔隙率分別為27.3%、16.9%和13.5%,富鐵PAC孔隙率較低且大部分屬于少害孔和無害孔,良好的孔結構可以有效阻斷有害離子的滲透通道,同時也可降低凍融循環(huán)中的靜水壓力;富鐵PAC水化產物中的水化鋁酸鈣可與滲入其中的Cl-反應生成Friedel鹽,賦予其良好的抗氯離子滲透性能;OPC、SAC和富鐵PAC三種水泥漿體的pH值分別為12.9、11.8和10.9,低pH值保證了富鐵PAC水泥漿體較低的滲透壓,低靜水壓和滲透壓保證了富鐵PAC具有良好的抗凍性。(2)當石灰石粉摻量為3%和6%時,富鐵PAC硬化漿體氯離子電通量從零摻量的1100C分別下降到429C和405C,抗硫酸鹽侵蝕系數(shù)分別提高到1.26和1.22,在經歷凍融循環(huán)200次后硬化漿體抗壓強度較零摻量可分別提高5%和8%;當摻量提高到9%和12%時,富鐵PAC硬化漿體氯離子電通量上升到503C和860C,抗硫酸鹽侵蝕系數(shù)下降到0.85和0.52,凍融循環(huán)200次時抗壓強度下降了14%和21%。在石灰石粉摻量為3%、6%、9%和12%時,硬化漿體養(yǎng)護齡期28d時的孔隙率從原來的13.5%分別下降到6.78%、4.42%、6.09%和9.87%,適宜摻量的石灰石粉發(fā)揮物理填充效應提高了漿體密實性,同時石灰石粉可與鋁酸鈣反應生成具有一定強度的碳鋁酸鈣,在一定程度上提高了富鐵PAC的力學強度和抗侵蝕性能;但是當石粉摻量過高時水泥水化產物數(shù)量下降,而且碳酸鈣礦物方解石表面光滑整齊易形成斷裂面,此時富鐵PAC硬化漿體抗壓強度和抗侵蝕性能略有下降。石灰石粉在富鐵PAC中的最佳摻量范圍在3%~6%。(3)當粉煤灰的摻量在3%、6%和9%時,富鐵PAC硬化漿體氯離子電通量依次為892、824和712C,抗硫酸鹽侵蝕系數(shù)分別為1.51、1.55和1.58,凍融循環(huán)200次后其抗壓強度分別為50.21、50.46和51.30MPa;當摻量升高到12%時,電通量上升為917C,抗硫酸鹽侵蝕系數(shù)下降為1.10,凍融循環(huán)200次后抗壓強度為45.2MPa;粉煤灰摻量在3%、6%、9%和12%水化齡期28d時硬化漿體的孔隙率從零摻量的13.5%分別下降為12.1%、4.5%、10.5%和12.5%。適量摻加粉煤灰可以改善水泥漿體孔結構;當粉煤灰摻量過多時,由于熟料相應減少造成水化產物不足,其次富鐵PAC低堿體系難以激發(fā)粉煤灰活性,從而硬化水泥漿體致密度降低。粉煤灰最佳摻量范圍在3%~9%,此時富鐵PAC硬化漿體的力學性能和抗侵蝕性能較好。(4)在天然硬石膏摻量分別為2%、5%、8%和11%時,富鐵PAC硬化水泥漿體氯離子電通量分別為448、463、597和842C,抗硫酸鹽侵蝕系數(shù)分別為1.10、1.21、0.89和0.87,凍融循環(huán)200次后抗壓強度分別為50.46、51.30、50.21和45.2MPa;水化齡期28d時硬化水泥漿體孔隙率分別為4.1%、4.5%、10.6%和15.4%。石膏的加入改善了孔結構,并可與鋁酸鈣反應生成鈣礬石,提高了其抗壓強度和抗侵蝕能力。石膏在富鐵PAC中的最佳摻量范圍在2%~5%。
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【學位授予單位】：濟南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ172.1

【參考文獻】

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本文編號：2447131