粉煤灰对水泥浆体的水化及亚微观结构的影响VIP专享VIP免费

2oo3No．5粉煤灰综合利用FLYASHCOM【I-REIⅡNSI、1EI7TⅡI2．】[1oN粉煤灰对水泥浆体的水化及亚微观TheEfectsofFAshOnHydrationand方泽锋，施惠生(同济大学混凝土材料研究国家重点实验室，上海200092)摘要：粉煤灰具有一定的活性，可用作水泥和混凝土的混合材。人们对水泥一粉煤灰复合胶凝材料的性能已进行大量的研究。本文根据目前研究的进展，综述粉煤灰对水泥浆体的水化及亚微观结构的影响，并提出其作用机理。●关键词：粉煤灰；水泥；水化速度；孔隙度；界面结构；强度中图分类号：TU528·2文献标识码：B文章编号：1005—8249(2003)05—0048—04粉煤灰是火力发电厂燃煤锅炉排出的废渣，含有少量碳和晶体，具有与火山灰类似的细粉状玻璃态物质⋯。根据ASTM—C618标准，粉煤灰按f—CaO含量不同可分为高钙灰(f—CaO含量大于或等于10％)和低钙灰(f—CaO含量小于10％)两类。由于粉煤灰含有一定量的活性SiO：和AI：O，可以作为活性混合材掺入水泥以改善某些性能，并可增加水泥产量，降低成本，变废为宝。基于粉煤灰的上属优点和目前全球资源能源日益缺乏的情况，水泥科学工作者对水泥一粉煤灰复合胶凝材料系统的性能进行了大量研究，探讨了粉煤灰的物理效应和化学效应对胶凝材料的力学强度、耐久性及水化硬化过程的影响。本文对目前的研究进行综述和展望，以期对今后的研究和实际应用有所裨益。粉煤灰是在高温流态化条件下产生的，受骤然升温和迅速冷却作用，形成含有大量结构稳定的玻璃体；另外，受表面张力、脱碱及表面结构改变等因素的作用，其玻璃相表面具有富硅和富硅铝结构的双重保护层，导致粉煤灰活性不高。试验表明：粉煤灰的早期(7d，14d)火山灰活性很小，28d活性也很小，直到3个月或更长时间，其活性才被逐渐激发出来，这就影响了粉煤灰的掺量和使用。目前，掺水泥作为混合材使用的粉煤灰大都经过物理活化(机械磨细)和化学活化(加碱性激发剂)处理，因而具有微集料效国家重点基础研究发展规划(973)项目(2001CB610705—01)收稿日期：20034)2-10·48·应、密实效应、界面效应及火山灰活性，这些都必然对水泥一粉煤灰复合胶凝材料体系的水硬性能产生影响。1粉煤灰对水泥水化速度的影响粉煤灰的化学组成、矿物组分、颗粒细度和取代水泥量都是影响水泥一粉煤灰复合胶凝体系水硬性能的重要因素，因此粉煤灰对水泥浆水化硬化的影响是一个复杂的过程，很难通过一般模型或公式进行全面概括。一杨南如等对粉煤灰水泥水化动力学研究和试验证明：掺适量粉煤灰的水泥比不掺粉煤灰的水泥，早期水化速度较低，但后期却不下降，甚至超过不掺粉煤灰的水泥的水化速度。在水泥一粉煤灰系统中，随着粉煤灰掺量增加，水泥熟料的水化速度提高，但粉煤灰的水化速度下降。这是因为粉煤灰掺量增加导致水泥一粉煤灰系统的有效水灰比增大，水泥水化的需水量增多，使得水泥早期水化加速J。若粉煤灰掺量过大，虽然水泥熟料水化速度提高，但粉煤灰的水化速度却显著下降，致使整个系统的水化程度始终低于不掺粉煤灰水泥的水化程度。B．W．Langarl等人通过对掺有20％粉煤灰的水泥(PA20)与纯水泥(PC)在水胶比(W／B)分别为0．35、0．40和0．50时的研究表明：粉煤灰提高了水泥的早期水化速度，降低了诱导期和加速期的水化速度，但能加速期后水化，且水胶比越大，这种降低作维普资讯http://www.cqvip.com粉煤灰综合利用FIJYASHCOMPREHENSIVEUrI'IU【zArI'ION2oo3No．5用越强(见图1(a)、(b)、(c))，而且在水化开始3O分钟内，放热量增加；水胶比较高时，开始0．5～2。0小时内水化热总量降低，随着水胶比增大在2．0～8．0号量簧瑙彗小时内水化热总量随之降低，在8．0～24小时内和低水胶比时放热总量增加，ld的放热总量，在低水胶比时增大，但在高水胶比时减少(见表1)。(a)W／B=0．35(b)W／B=0．40(c)w／b=O．50图1水泥与粉煤灰水泥的水化热曲线产生这一现象的原因是：在水化开始早期，粉煤灰对24小时水化的影响是由于改变水泥水化需水量作用的结果。在水化开始的几分钟内，由于有更多的水用于水泥初始水化，因而提高了早期的水化速度；在诱导期间，由于水量增加导致孔溶液中Ca离子浓度降低，使ca离子达到过饱和状...