磷酸盐和氟盐对水泥凝结特性的影响及作用机理.pdf

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1、第32卷第12期长江科学院院报V01．32No．122015年12月JournalofYangtzeRiverSdentificResearchInstituteDec．2015doi：10．11988／ckyyb．20150049磷酸盐和氟盐对水泥凝结特性的影响及作用机理陈霞，杨华全。张建峰·(1．长江科学院材料与结构研究所，武汉430010；2．三峡地区地质灾害与生态环境湖北省协同创新中心，湖北宜昌443002)摘要：为揭示磷酸盐与氟盐延缓水泥水化的作用机理，向硅酸盐水泥中分别掺入易溶性和难溶性的磷酸盐和

2、氟盐，利用XRD、微量热仪等微观测试手段，研究了不同胶凝体系的凝结特性和水化特性。试验结果表明，P20与氟当量掺量在0．5％～1．5％范围内时，易溶性的N％HPO，Na。PO与难溶性的CaF会显著延缓水泥的凝结时间，而难溶性的CaHPO，Ca。(PO)与易溶性的NaF则不会产生明显的缓凝，甚至还会出现速凝。微观测试表明，易溶性的N％HPO，Na，PO和难溶性的CaF是通过延长水泥的水化诱导期导致凝结时间延长。其中，N％HPO，NaPO主要通过降低液相pH值、形成铝相水化产物以及硅酸盐固溶体等多重效应叠加，Ca

3、F则是通过与水泥颗粒表面水化产物的H形成氢键产生的吸附效应，延缓水泥的水化。关键词：水泥；磷酸盐；氟盐；缓凝特性；水化反应中图分类号：TU528．59文献标志码：A文章编号：1001—5485(2015)12—0109—051研究背景2试验原材料及试验方法磷渣粉是我国西南地区用来取代粉煤灰用作混2．1，试验原材料本文试验原材料采用葛洲坝42．5中热硅酸盐凝土矿物掺和料的一种火山灰质材料。经过大朝水泥(P．MH)，水泥的基本性能见表1。化学试剂均山、索风营、构皮滩、沙沱等水电工程室内和现场试为分析纯，磷酸盐包括

4、P205，Na2HPO4，Na3PO4，验研究，发现磷渣粉完全可以取代粉煤灰配置出合CaHPO和Ca(PO)；氟盐包括NaF和CaF：。格的混凝土，并具有后期强度增长快、水化热温升表1水泥的基本性能指标低、抗冻抗渗等耐久性好的优点J。与此同时，研Table1Principalperformanceindexesofcement究还发现磷渣粉应用于水泥混凝土中时会存在“缓凝”和“低早强”的特点，这已经成为制约磷渣粉大规模、大掺量应用的重要瓶颈。科研和工程人员都开展了大量研究，目前比较统一的观点是磷粉中存2．2试

5、验方法在的部分磷和氟是导致水泥混凝土“双重效应”的凝结特性试验根据《水泥标准稠度、凝结时间、诱因，但均未明确其影响机理_4J。安定性检验方法》(GB／T1346-2011)进行。由于由于磷渣粉中磷和氟都不是以纯氧化物的形式磷渣粉中P：O含量为1．37％一2．41％，氟含量为存在，而是分布在网络结构当中，部分充当网络骨架1．92％一2．75％，如前所述磷渣粉中磷与氟都不是以纯氧化物的形式存在，在外加碱激发下仅有微量部分填充网络空穴，在外加碱激发下仅有微量可溶可溶出。为凸显磷酸盐与氟盐的影响，本文试验过出。所以为

6、了更好地了解磷和氟的缓凝作用机理，程中选定磷酸盐与氟盐的当量掺量为0．5％～本文分别选取了易溶性和难溶性的磷酸盐和氟盐，1．5％。向硅酸盐水泥中分别掺人易溶性和难溶性并借助XRD、微量热仪等微观测试手段，以期从凝的磷酸盐，其中易溶性的磷酸盐和氟盐先溶于水后结特性和微观分析两方面总结出磷酸盐和氟盐对硅再加人到水泥中，难溶性的磷酸盐和氟盐先与水泥酸盐水泥的缓凝作用机理。混匀后再加水搅拌。收稿日期：2015—01—15；修回日期：2015—03—16作者简介：陈霞(1983一)，女，湖北监利人，高级工程师，博士，主

7、要研究方向为水工混凝土建筑材料与应用，(电话)027—82927212(电子信箱)chenxial017@126．corn。ll0长江科学院院报2015钲微观测试试样为40mm×40mm×40mm的立3．2氟盐对凝结时间的影响方体净浆试件，标准养护到规定水化龄期，破碎成小分别研究了易溶和难溶性氟盐NaF，CaF：对硅块、磨细，置于真空干燥箱内干燥，进行x射线衍射酸盐水泥凝结特性的影响，氟的当量含量分别为分析(XRD)。采用C一80Ⅱ型导热式微量热仪，测0．5％，1．O％和1．5％，试验结果见图2。定胶凝体系的

8、水化放热速率曲线；掺人P：O时，根．量据水泥用量计算P0用量，先将PO溶于水制成吕厘磷酸溶液，试验开始时再加入水泥中进行观测。鲁姆璐氟当量，％3试验结果分析(a)掺人NaF3．1磷酸盐对凝结时间的影响+初凝+终凝为了凸显磷酸盐对硅酸盐水泥的影响，试验过图2氟盐对硅酸盐水泥凝结特性的影响曲线程中确定PO的当量掺量分别为0．5％，1．0％，Fig．2Relationshipbetweenfluoride