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1、“科隆杯”混凝土外加剂征文集-分会第十四次会员代表大会论文集UE膨胀剂改性大流动度水泥砂浆及机理性研究李伟1郑春扬1王子明2李东旭江苏奥莱特新材料有限公司2北京工业大学3。南京工业大学喃要】对掺有U膨胀剂的大流动度水泥砂浆的膨胀率、流动度和强度进行了研究，利用X射线衍射、SEM等测试手段从水泥水化程度及水化产物微观形貌分析了EA的膨胀机理。 结果表明:EA膨胀剂是以活性硅酸铝(02-2123)、活性氧化铝（A0)为早期膨胀 源,明矾石（A3(s0）3(OH）6）为中期膨胀源，通过水化生成较多的钙矾石来补偿水泥砂浆的收缩。I关键词】A； 膨胀剂；砂浆；钙矾石Tresearch of UEAexp
2、asin aeoifed tegh fldityomor an mechanmLI W,he Chunyn91，WANG Zmn92，LI Dongx 1AT ew Materals oLtd,Nanng2000,Chia2Beijin UnivrsitofTectol,Biing10124,Chna3NanjigUniersitoTehnoogy,Nanig 100，Chinastract:h xpmity,fluidty and trengh WS stdiedof cemn mortar ie w EA.The exanion ecanimof UEA s suded rom te de
3、gr f hydati dmicopatn ohyrton products y rec XRD,EM re.Te results sow tht it hs tivated uminum ilicat(S22103）an actvatd alua(A120)as ear expai oce，nd the alunit（K3(S04）（OH)）as ourcef edimte expasionSuficent ttringite isroded in he rocss f hrai，wich oul effctively cmpnsate thecominkge fementmrtr。Key
4、words：UEA expasio e morta ttringie一、刖舌一般情况下，大流动度水泥砂浆1在不加膨胀剂口捌加水拌合搅拌以后，必然带来一定 程度的收缩,收缩7.1 o】包含多种形式,包括沉降收缩、干燥收缩、化学收缩等,这些收缩导致砂浆与设备基础板脱离，严重的是大面积空鼓。化学收缩又叫称为水化收缩,是指水泥浆 体在水化过程中,总体积发生缩小的现象，水化前后反应物和生成物的平均密度不同是化学收缩的主要原因；沉降收缩产生的原因主要是因为水泥砂浆在浇筑以后,凝结之前,由于混148 / “科隆杯”混凝土外加剂征文集-分会第十四次会员代表大会论文集凝土各个组分密度的差异，密度大的颗粒有向下沉
5、降的趋势，而密度小的水则有向上表面集 中的趋势。这就会造成在砂浆表面的泌水，从而使得硬化砂浆体积减小；干燥收缩是水泥基 材料停止水养后，处于干燥空气中的水泥基材料内部水分丧失引起的体积收缩;因此，水泥 砂浆在这三种收缩作用下，不掺膨胀剂时其体积体现为收缩状态。本文对掺有UE膨胀剂的大流动水泥砂浆的24h竖向膨胀率、流动度、强度进行实验 研究,利用x射线衍射、SM等微观测试手段研究了掺UEA膨胀剂的水泥体系的物理性能和水化进程,并对其膨胀机理进行了研究，对UEA膨胀剂的应用提供借鉴。二、实验1原材料实验所用水泥来自于句容台水泥有限公司的4。5普通硅酸盐水泥，化学成分和物理性 能见表1、表2；膨胀
6、剂为中国建筑材料学研究院水泥科学研究所的UA膨胀剂，其比表 面积为400m2/kg,其化学组分和性能参数如表3、表4所示。表1水泥化学组分（）成分SO,CaO12303Fe203MgK20Ti0a0 P2s水泥189866425033。783。16O。60.79o230150。06,80表水泥物理性能比表面积凝结时间ran抗折强度抗压强度性能心嗡初凝时阅终凝时问l3d1d3d水泥355171219.7861l12.28表3膨胀剂化学组分(%)成分Si02SO，6d0CaOe220MgOa2Lossj U4.019.51。93103693。93。4171。7表4掺有膨胀剂的水泥物理性能水泥UEA
7、凝结时 司/re_i膨胀率嬲抗压强度Pa抗折强度MP项目,%初凝终凝水养14干养28d7d28d7d8d】001210。008一O。031855857.4820101316O0200949。3739.381211320460046.3547.18.62。测试方法按照水泥基灌浆材料应用技术规范GBT/544208附录A规定进行流动度的测试实验。利用架百分表法来测量砂浆的竖向膨胀率,仪器设备应符合现行国家标准混凝土“科隆杯混凝土外加剂征文集-分会第十四次会员代表大会论文集外加剂应用技术规范GB5019中附录的有关规定。按照GBPT 771999水泥胶砂强度检验方法测定胶砂强度。采用gaku max
8、0型x射线衍射(X-ra diffracin,XD)仪观察水化产物衍射峰， 其中以CuKct为辐射源，镍滤波片,加速电压为0V,电流为200mA.用日本电子公司生产的SM590型的扫描电镜（cannig eectronmicrocpe，SM)对胶材水化试样的形貌和 产物进行观察.三、结果与讨论1.竖向膨胀率图为不同掺量UEA膨胀剂的水泥砂浆的24h竖向膨胀率变化规律.由图1可以看出，随着E膨胀剂掺量的增加,砂浆2小时竖向膨胀率不断增大,最终使得水泥砂浆表现 为膨胀状态,其中掺4膨胀剂水泥砂浆24膨胀率为0。04。述 褂警 渣-叵荆图1UEA对砂浆对24h膨胀率的影响2流动度图为不同掺量UE膨胀
9、剂的水泥砂浆的流动度变化规律。由图2可以看出,随着 EA掺量的增加，水泥砂浆的初始流动度和0in流动度保留值逐渐降低,这可以说明掺 入UEA膨胀剂会使得水泥砂浆的流动度降低。15“科隆杯”混凝土外加剂征文集-分会第十四次会员代表大会论文集量蜊 臀 嫣;三|瑚粥瑚螂瑚s啪;暑善姗拼蛳;s024681012l牛 16UEA掺量图2uE舢对砂浆流动度的影响3。强度图为不同掺量UEA膨胀剂的水泥砂浆的强度变化规德.由图3可以看出,随着UEA 掺量的增加,水泥砂浆的ld、3d和2d强度逐渐降低,这说明UEA替代普通硅酸盐水泥 以后，尽管膨胀剂中的矿物组分参与水化反应，但对水泥砂浆的早期和后期强度产生不利
10、的 影响。矗塞营辐图3EA对砂浆抗压强度的影响4。XD分析图4为U膨胀剂的XRD图谱。从XRD图谱上可以看出,膨胀剂的主要的矿物组成为：活性二氧化硅,明矾石和石膏,从表3可以看出，膨胀剂的化学组成主要为S0、S3、h03和CaO;然而,从K2的含量以及XRD图谱上的衍射峰强度可以可知，膨胀剂的矿151“科隆杯”混凝土外加剂征文集分会第十四次会员代表大会论文集物组成除了活性二氧化硅,明矾石和石膏以外,还具有含有A1203的矿物组分.由于本实验所用的膨胀剂是以煅烧高岭土（A2032 i02220)为主要成分，而煅烧高岭土中的主要活 性组分为结晶度很差的活性硅酸铝（j2203）、无定型的砧203和S
11、i02，所以笔者认为 本实验作用的膨胀剂的主要矿物组成应该为：活性硅酸铝（i022A1203)、活性氧化铝 （A1203)、活性二氧化硅（Si02)、石膏(a0）和明矾石(Al3（4)3（OIr)6）。AA：Si0B：KAl3(S04)3(OH）6C:CaS4么/ 山也馗沁.二上。“A 24002 The/(dg)图膨胀剂5m图谱 图5、图6分别为纯硅酸盐水泥和掺有膨胀剂的硅酸盐水泥1 、3d水化产物XRD图谱。从图中可以看出，掺入膨胀剂的水泥水化产物和纯水泥的水化产物都生成较多Ca（OH）2、 少量的钙矾石，但与纯水泥水化产物相比,掺入膨胀剂的C（OH）：含量较少，钙矾石含量较 多，从图谱中
12、我们也可以发现,掺入膨胀剂的水泥中未水化的C3SiO，和CaS4要比纯水泥 中的少,这从一定程度上说明，说明膨胀剂的加入促进了硅酸盐水泥Ca3O；的水化且消耗 了CS0水化所生成的a（O目2，并且膨胀剂中的活性矿物组分与a04参与水化并生成了钙矾石，从而可以说明膨胀剂对水泥基灌浆材料的早强膨胀效果是由于生成具有膨胀性的 钙矾石而引起的，从图中还可以知道i2的衍射峰强度没怎么发生变化，这说明还未掺与 水化反应,具体化学反应如下:Ah033Ca（OH)2CAS04 3CaO3CAS043220公式(1-1)2A+7（）2CaS412-23OA2033Ca02IhO+C-公式（12）1-一“科隆杯”望塑圭丛垫型堡茎叁二二坌全釜婴鳖墨垡室奎全笙茎叁-A（a)掺6%膨胀剂cA仆1 1 0硅酸盐水泥吐.上E“王以叫“.黼一”一r1Tr出山.IL止L上 -.。J 1“L从“一一一一1一。了f）一.”一一一一1=一 ： T h ea,（d g）A:Ca（O）2 13:3CaOAh033C03H20 C：CaS05 D：CaS04 ：S02图5ld水化样XRD图谱IIL一一一.“ -Ll山l山.JLJ。.上一-。一.。.。一.r一下一一1一了 一f一一一一 一2 T heta,（ e)A:Ca(OH）B：3CaOAh033CS043
