【正文】 原材料 6 實(shí)驗(yàn)儀器 6 試驗(yàn)過(guò)程概述 8 實(shí)驗(yàn)具體操作 10 丙烯酸鈣溶液的制備 10 標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量的測(cè)定 10 凝結(jié)時(shí)間的測(cè)定 11 抗壓強(qiáng)度的測(cè)定 12 抗硫酸鹽侵蝕的測(cè)定 123 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 14 標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量 14 凝結(jié)時(shí)間 20 抗壓強(qiáng)度 20 抗硫酸鹽侵蝕性 22 本章小結(jié) 244 機(jī)理分析 25 抗壓強(qiáng)度凈漿試樣的機(jī)理分析 25 試樣1d掃描電鏡及X衍射分析 26 試樣3d掃描電鏡及X衍射分析 27 試樣28d掃描電鏡及X衍射分析 28 抗硫酸鹽侵蝕性砂漿試樣的機(jī)理分析 25 試樣1d掃描電鏡及X衍射分析 26 試樣3d掃描電鏡及X衍射分析 27 試樣28d掃描電鏡及X衍射分析 28 本章小結(jié) 305 結(jié)論 31參考文獻(xiàn) 32致謝 34II內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文1 前言 課題背景，水泥已有200多年的歷史。1824年，英國(guó)建筑工人約瑟夫波特蘭水泥具有優(yōu)良的建筑性能，在水泥史上具有劃時(shí)代的意義。我國(guó)是水泥生產(chǎn)大國(guó)，新型干法水泥產(chǎn)量位居世界第一。水泥在為工程建設(shè)做出巨大貢獻(xiàn)的同時(shí)，也給我們帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染與能源的巨大消耗等問(wèn)題。此外水泥工業(yè)還向空氣中排放出大量的CO2，SO2和氮氧化物。隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施的逐步完善，越來(lái)越多的大型水壩，大型橋梁，超高型大樓，海洋工程等大型土木工程將被修建，水泥的工作環(huán)境越來(lái)越惡劣，迫切需要更高性能的水泥。水泥石的結(jié)構(gòu)連結(jié)越緊密，水泥的性能就越好。聚合物改性劑使水泥基材料的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、粘結(jié)性能、耐酸堿鹽侵蝕性能、抗磨蝕性能、抗?jié)B抗凍性能、韌性、變形性能等性能得到改善。SiO2CSH凝膠是有效的膠凝物質(zhì)，Ca(OH)2對(duì)水泥的強(qiáng)度和抗腐蝕性無(wú)作用反而會(huì)因溶析反應(yīng)降低水泥的強(qiáng)度及耐久性。但由于技術(shù)發(fā)展尚不成熟故沒(méi)能充分體現(xiàn)出其優(yōu)越性。例如，礦渣水泥中，礦渣中的SiO2與Al2O3能和水泥水化產(chǎn)物中的Ca(OH)2反應(yīng)，產(chǎn)生水化硫鋁酸鈣及CSH凝膠，以便水泥石中的Ca(OH)2含量降低，使抗硫酸鹽腐蝕能力增強(qiáng)[1]。粉煤灰與礦渣從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，均以玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)為主。粉煤灰只具有火山灰活性而礦渣的化學(xué)成分接近硅酸鹽水泥，具有膠凝特性。 水泥石有比較好的耐久性，然而在外界環(huán)境的作用下還會(huì)受到或多或少的腐蝕。水泥腐蝕的種類分為化學(xué)腐蝕，物理腐蝕及物理化學(xué)腐蝕。一般情況下，水泥石受到的化學(xué)腐蝕分為酸性腐蝕，堿性腐蝕，硫酸鹽腐蝕及淡水腐蝕。水泥漿體受到化學(xué)溶解和腐蝕的兩重作用，從而易溶于鹽，加快了漿體的腐蝕?？梢?jiàn)酸性侵蝕的強(qiáng)弱程度與氫離子的濃度有很大的關(guān)系。當(dāng)氫離子多到一定的程度時(shí)，它能直接與水化或未水化的鋁酸鈣，硅酸鈣起作用，嚴(yán)重破壞了水泥的漿體結(jié)構(gòu)?；I(yè)中往往產(chǎn)生許多酸性廢棄物，于是水泥的化工防腐變的很重要。大氣中富含CO2溶于水后變成酸性溶液從而腐蝕水泥石。影響CO2腐蝕水泥的原因有腐蝕時(shí)間，腐蝕溫度及CO2分壓。CO2與水泥石中的水化產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，改變了水泥石的結(jié)構(gòu)，從而影響水泥石的性能[3]。堿對(duì)水泥石的腐蝕主要體現(xiàn)在化學(xué)與物理兩個(gè)方面。大多數(shù)硫酸鹽都對(duì)水泥有腐蝕作用，常見(jiàn)的有硫酸鈉和硫酸鉀，硫酸鋇沒(méi)有腐蝕作用。因而提高水泥的抗硫酸鹽腐蝕性對(duì)一些海上工程來(lái)說(shuō)顯得尤為重要。Ca(OH)，在水泥漿體的所有成分中溶解度為最大。溶解度次之的有水化鋁酸鹽，水化硅酸鹽。如在無(wú)固定水量下，結(jié)果嚴(yán)重時(shí)會(huì)使水泥失去膠結(jié)能力。所以瀑布，流水會(huì)對(duì)水泥產(chǎn)生一定的破壞。體積增大，結(jié)晶壓力變大，導(dǎo)致胚體開(kāi)裂，胚體毀壞。10H2O=CaSO4Al2O32H2O)+8H2O=3CaOCaSO4硫酸鹽的侵蝕能力與陽(yáng)離子的種類也有一定的關(guān)系，例如硫酸鎂侵蝕，反應(yīng)式如下，Ca(OH)2＋MgSO4＋2H2O=CaSO4溶液體系為了維持PH值的穩(wěn)定，會(huì)從水化硅酸鈣中放出氧化鈣，硫酸鎂又會(huì)與氧化鈣作用，這樣循環(huán)下去，水化硅酸鈣分解。所以陽(yáng)離子鎂離子的侵蝕也不容忽視。2H2O+2NH3↑)，氨極易揮發(fā)，因而反應(yīng)連續(xù)往右進(jìn)行，反應(yīng)極為迅速，腐蝕極為強(qiáng)烈[4]?？梢?jiàn)解決水泥抗腐蝕問(wèn)題，提高水泥混凝土的耐久性已迫在眉睫。從硫酸鹽腐蝕機(jī)理的討論可以看出，減少熟料中C3A的含量，而增加C4AF的含量，可以提高水泥的抗硫酸鹽侵蝕；在硅酸鹽水泥中摻混合材。水泥石越致密，被侵蝕的可能性就越小。多摻顯著降低了水泥石中的Ca (OH)2含量，使形成石膏和鈣礬石的反應(yīng)向左進(jìn)行，所以有效緩解了石膏型膨脹和鈣礬石型膨脹，提高了混凝土腐蝕的性能[7]。 礦物摻合料水泥 礦物摻合料水泥的發(fā)展現(xiàn)狀 礦物摻合料是高性能混凝土中不可或缺的材料，外國(guó)人叫做輔助膠凝材料（Supplementary cementitious materials），其主要成分為硅、鋁、鈣的氧化物，例如粉煤灰、礦渣、頁(yè)巖、火山灰、硅灰等，加入水泥中能改變水泥的力學(xué)性能和耐久性能，且能減少水泥熟料的使用，對(duì)身體無(wú)毒。煤粉爐能產(chǎn)生大量的粉煤灰，為了有效的利用粉煤灰，人們就開(kāi)始研究粉煤灰的性質(zhì)。在上世紀(jì)30年代，美國(guó)人對(duì)粉煤灰進(jìn)行了完整的探究，“高爐礦渣在水泥工業(yè)中的應(yīng)用”。70年代，由于能源危機(jī)，環(huán)境污染，資源短缺等國(guó)際問(wèn)題的出現(xiàn)，粉煤灰、礦渣等工業(yè)廢渣再利用的研究迅速展開(kāi),為工業(yè)廢渣用作水泥混凝土摻合料掀開(kāi)了新的一頁(yè)。 礦物摻合料的作用效果 礦物摻合料在水泥中起著重要的作用，它為水泥的發(fā)展提供了動(dòng)力。礦物摻合料具有三大功能效應(yīng)。二是微細(xì)集料效應(yīng)，即利用礦物摻合料中的微細(xì)顆粒塞到水泥顆粒塞不到的空隙中，提高水泥的致密度，增加水泥石的強(qiáng)度。三是，化學(xué)活性效應(yīng)即利用礦物摻合料的膠凝性或火山灰性，將Ca(OH)2晶體轉(zhuǎn)化成CSH凝膠，減少Ca(OH)2晶體，增加CSH凝膠，提高水泥石的抗腐蝕性。在混凝土中使用礦物摻合料不僅解決工業(yè)廢渣自身的污染環(huán)境和占用土地資源的問(wèn)題，而且它減少了水泥熟料的用量從而減少了由于生產(chǎn)水泥熟料而導(dǎo)致的能源、資源消耗及環(huán)境污染問(wèn)題，然而最為關(guān)鍵的是，在一定條件下，礦物摻合料能提高混凝土的使用性能，延長(zhǎng)混凝土的使用期限，節(jié)約了資源、能源，減少了環(huán)境污染。當(dāng)粉煤灰取代水泥用量為10%, 30%和50%.時(shí)，半年的浸泡試驗(yàn)表明粉煤灰提高了混凝土的抗硫酸鹽侵蝕能力[11]，而且，粉煤灰對(duì)膠凝材料的流變性也有一定的改善[12]。研究證實(shí)，在硫鋁酸鹽水泥中加入少量硅酸鹽水泥與礦渣后可明顯降低生產(chǎn)成本，且水泥強(qiáng)度不降低[14]。 聚合物改性水泥 聚合物改性水泥的發(fā)展?fàn)顩r 由于聚合物改性水泥防水抗?jié)B效果好，粘結(jié)強(qiáng)度高，抗腐蝕能力強(qiáng)，耐高濕、耐老化、抗凍性好等優(yōu)點(diǎn)而倍受人們的青睞。聚合物首先生成連續(xù)的聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以便水泥水化產(chǎn)物與聚合物相互交繞，改良了水泥石的結(jié)構(gòu)形態(tài)[19]。加入聚合物后水泥的強(qiáng)度和抗蝕性均有所提高。自從1923年克萊森（Cresson）第一個(gè)申請(qǐng)了有關(guān)聚合物硬化水泥體系的專利以來(lái)，世界各國(guó)紛紛開(kāi)始了對(duì)聚合物改性水泥的研究[22]。在80年代后，人們已經(jīng)不只是停留在工程技術(shù)層面上研究聚合物改性水泥，而是轉(zhuǎn)向改性機(jī)理、聚合物與水泥、水泥水化生成物間的作用機(jī)理從理論上進(jìn)行了深入的研究分析，并有大量科研成果出現(xiàn)。 丙烯酸鹽改性水泥的發(fā)展?fàn)顩r 在聚合物改性水泥中，丙烯酸鹽可灌性好，膠凝時(shí)間可調(diào)，低毒，因而是比較好的注漿材料。我國(guó)生產(chǎn)出ATM漿成功的應(yīng)用于工程中