复合微粉对硅酸盐水泥力学性能的影响论文

复合微粉对硅酸盐水泥力学性能的影响论文

摘要：本文利用复合微粉氮化硅和氧化铝对水泥净浆进行改性，研究了不同复合微粉氮化硅和氧化铝的掺量以及比例对水泥净浆的力学强度的影响。

关键词：复合微粉；水泥净浆；比例；掺量；力学强度

1研究背景

随着现代材料科学的进步，混凝土已逐渐向高强度、高性能、多功能和智能化方向发展，而水泥作为混凝土的主要材料之一，对其性能的改善，可以在很大程度上提高混凝土的性能。随着超细粉体领域研究的深入，应用微细粉对水泥材料进行改性的研究已经开始起步［1］。特别是近年来，人们在提高水泥硬化浆体的微观结构和性能方面做了许多改进性的工作。

2研究试验

试验所用原材料:P．O42．5普通硅酸盐水泥;Si3N4微粉;Al2O3微粉;水。

2．1试验方案

本试验在保持用水量不变的情况下，将复合微粉Si3N4和Al2O3按不同的比例(1:0、1:1、1:2、1:3、0:1)和不同的水泥取代量(0%、1%、3%、5%、9%)，配制水泥净浆试块，分别研究复合微粉Si3N4和Al2O3不同的比例和取代水泥量时，对水泥净浆的物理力学性能影响规律。净浆试验空白配比为:水泥500g，水140ml。

2．2试验方法

试验采用抗压强度为测试指标，分别测定Si3N4和Al2O3微粉以不同的比例和水泥取代量对水泥净浆的物理力学性能的影响。试件成型脱模后放入标准养护室养护至相应龄期，再分别测定其3d、7d和28d的抗压强度，并与空白试验作比较。

3试验结果

3．1单掺Si3N4对水泥净浆的抗压强度的影响

不同水泥取代量的Si3N4微粉的水泥净浆的3d、7d和28d抗压强度结果。

3．2单掺Al2O3对水泥净浆的抗压强度的影响不同水泥取代量的Al2O3的水泥净浆的3d、7d和28d抗压强度。

3．3掺加复合微粉Si3N4和Al2O3对水泥净浆的.抗压强度的影响

(1)复合微粉Si3N4和Al2O3比例为1:1时，不同水泥取代量的水泥净浆的3d、7d和28d抗压强度。(2)复合微粉Si3N4和Al2O3比例为1:2时，不同水泥取代量的水泥净浆的3d、7d和28d抗压强度。(3)复合微粉Si3N4和Al2O3比例为1:3时，不同水泥取代量的水泥净浆的3d、7d和28d抗压强度。

(4)分析。当Si3N4和Al2O3的质量之比为1:2、取代水泥量为5%时，水泥石的早期和后期强度均达到最大，此时微粉的掺量和比例是复掺时的最佳掺量，其后期强度最高的原因，可以归纳为以下两点:(1)Si3N4在水泥石中起到微集料效应，填充在水泥颗粒之间，使水泥石结构密实。(2)Al2O3在碱性条件下，生成了铝胶，起到填充的作用，使水泥石结构更加的致密。随着水泥取代量的增加，当超过一定量时，其后期强度随着水泥取代量的增加呈现降低的现象，是由于复合微粉取代水泥超过一定量后，致使水泥水化产物的数量减少，且Al2O3水化生成了C－A－H固溶体，因此即使有Si3N4和铝胶的填充作用，不足以弥补由于水泥用量的减少和C－A－H固溶体而引起的水泥石强度的降低。

4结论

通过对复合微粉Si3N4和Al2O3在水泥中不同的取代量对水泥石力学强度试验的机理分析可以得出:(1)Si3N4微粉在水泥石中主要起到的是填充的作用，主要体现在提高水泥石的早期强度上。Al2O3微粉在水泥石中发生了反应，在早期主要生成铝胶，填充于水泥颗粒间，提高其早期强度。(2)当Si3N4和Al2O3微粉在复掺比例为1:2，取代水泥量为5%时，可以最大限度的提高水泥石的强度。此时，水泥石的强度要高于单掺Si3N4和单掺Al2O3的任何掺量的强度。此掺量即为复合微粉Si3N4和Al2O3的最佳掺量。

参考文献

［1］李风生．超细粉体技术．北京:国防工业出版社，2000．

［2］李北星，梁文泉．无宏观缺陷水泥基复合材料的水敏特性及其破坏机理研究［J］．硅酸盐学报，2000，28(4):325－330．

［3］明阳，陈平，杨文，等．沸腾炉渣微粉和沸石粉作水泥混合材料的试验研究［J］．施工技术，2013，42(24):71－74．

［4］王海进，耿欧，赵桂云．再生微粉基本性能及胶砂强度的试验研究［J］．混凝土，2015(8):74－77．

［5］袁润章．胶凝材料学．武汉理工大学出版社，2009