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非常规辅助胶凝材料,对高温硬化水泥浆体有什么影响?普通硅酸盐水泥

 庭前春雪 2023-01-28 发布于山东
非常规辅助胶凝材料,对高温硬化水泥浆体有什么影响?

普通硅酸盐水泥和几种非常规胶结添加剂(例如磁铁矿、熟料、珍珠岩、碳化硼和更常见的粉状石英)。在高温下如何影响硬化水泥浆体的行为,我们使用 0.3 的恒定水粉比进行测试。

由于两个精细置换率(分别为 20% 和 35%),水灰比仍然为 0.25 和 0.222。

使用七个加热步骤将硬化水泥浆体样品加热至 900 °C,在冷却的试样上,比较了相对残余抗压强度和残余抗压强度。

此外,一种称为“耐温性”的新方法,用于表示每条强度曲线下的总面积。此外,使用扫描电子显微镜分析样品。

我们的研究表明,当珍珠岩用作附加胶凝材料时,即使在高温下,性能也非常好并具有良好的效果。

高达 600 °C,它具有最持久、几乎恒定的残余强度值。在该区域,相对强度降低小于 15%。

此外,表明与 600 °C 时的值相比,碳化硼在 900 °C 时增加了抗压强度。由于材料的低熔点和在最高加热步骤形成二次结合,导致了这种效果。

正在研究的其他材料,如粉状石英、磁铁矿和粉状熟料,其性能仅略优于参考均质普通硅酸盐水泥,特别是在中高温范围内。

在低热量范围内和通过添加较少的细粉,特别是在众所周知的局部强度最大值 200–300 °C 中,均质基体表现更好。

数十年来一直使用辅助胶凝材料,来替代普通硅酸盐水泥,这需要加强研究。

以更好地了解现有的、广泛使用的材料的行为,并开发混凝土行业迄今尚未使用的新材料。

使用辅助胶凝材料,代替混凝土中的水泥可有效减少碳排放。改善水泥基体在不同环境条件下的行为,可能是富有成效的。

火灾的热量,是混凝土结构可能暴露的最有害的环境之一。

在最近几十年中,开展了许多研究项目,来评估广泛使用的辅助胶凝材料,以确定适合不同用途的最佳材料和剂量。

当然,首先对石灰石填料、粉煤灰、高炉矿渣等广泛使用的辅料进行了试验,结果不尽相同。

第二步,是研究较少使用但通常用于混凝土的材料,例如石英、偏高岭土、粉状石英和硅粉。

第三步,是寻找可用作标准混凝土技术,未使用但大量可用的补充胶凝材料的材料,例如稻壳灰等,以及本论文的一些材料。

未来将是第四步,将制造独特的材料并将其用作补充材料,例如气凝胶,目前正在研究这些材料,但工业用途并不普遍。

为确定普通硅酸盐水泥中氧化物成分的影响,Lublóy 进行了一项研究。测试变量包括水泥细度(三种类型)、加热阶段(五个步骤,最高可达 800 °C)和氧化物成分(四种)。

研究表明,水泥的细度和铝酸盐模量显著影响材料的耐火性。萨布里等人。调查了飞灰对在 400 °C 下经过两个小时的硬化混凝土的影响。

根据机械和微观结构结果,大量飞灰可以提高暴露在这种适度高温下的混凝土的质量。根据他们的发现,最有利的飞灰用量为 30 m%,而 28 日龄时的相对强度损失仅为 20%。

对含有偏高岭土、硅粉和粉煤灰的高强度硬化水泥浆进行了研究。结果显示在最高温度下具有出色的残余强度,测试的剂量在 6 到 15 m% 之间变化。

该研究还表明,水泥细度会影响水泥组分的最佳用量。根据 Lublóy 等人的说法,在一系列测试中,使用了包括火山灰和飞灰在内的异质水泥。

使用相同水灰比的共5种不同掺合水泥,使用电炉测试800℃的耐火性。结果表明,水泥基体的热稳定性被薄灰和火山灰略微改善。

研究了高温对三元混合水泥浆和砂浆特性的影响。作为研究变量,他们使用了纳米二氧化硅 (1.5–3%)、硅粉 (3–6%) 和石灰泥 (0–20%)。

结果表明,在环境温度下和暴露于 500 °C 两个小时后,与对照砂浆相比。

添加石灰泥和硅粉水泥复合材料可显著提高抗压强度,最高可达 26%。然而,在水养护 28 天后,砂浆在 800 °C 时会发生剥落。

在所有温度下,石灰泥和纳米二氧化硅水泥复合材料的残余抗压强度均显着降低,但并未发生剥落。

Barkauskas 等人测试了,玻璃粉对硬化水泥浆特性的影响,在水泥类型和水与细粉比例恒定的情况下。

使用了七种水泥浆混合物组合物,每种组合物含有不同百分比的碎玻璃 (0–30%)。

对密度、超声脉冲速度、X 射线分析和抗压强度的测试表明,含有 5% 碎玻璃的混合物更坚固、更致密。

El-Gamal 等人。表明陶瓷废料与少量碳纳米管结合后,可用作胶凝材料。

实验表明,普通波特兰水泥的最佳选择是, 10% 的陶瓷废料和 0.05% 的碳纳米管,将样品加热三个小时至最高 800 °C。

参考文献:
水泥和混凝土行业的环境影响和脱碳战略。Nat Rev 地球环境。
生态高效水泥:低二氧化碳水泥基材料行业潜在的经济可行解决方案。
一种用于测量辅助胶凝材料初始吸水量的多孔石技术。矿物质。

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