矿物混合材和碳化养护对硫氧镁水泥性能的影响

• 作 者: 李奇岩
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 硫氧镁水泥 矿物混合材 碳化养护 耐水性 微观结构

为减少因生产硅酸盐水泥基建筑材料而引起的环境污染,并消除工业固体废物的释放,本课题首次将碳化养护与矿物混合材同时应用于硫氧镁水泥基材料,并致力于综合资源化利用固体废弃物制备低碳胶凝材料,降低能源消耗,减少碳排放,保护环境。硫氧镁水泥作是由轻烧氧化镁与一定浓度的硫酸镁溶液混合搅拌,凝结硬化而成的一种气硬性胶凝材料。由于主要组份氧化镁的煅烧温度远低于硅酸盐水泥熟料的烧成温度,因此具有能耗低、设备和相关的制造工艺成本低的优点。同时,硫氧镁水泥还具有良好的粘结力、导热系数低、无诱导钢筋锈蚀元素等优点。针对硫氧镁水泥普遍存在的强度偏低、耐水性差和收缩大等不足,本文首先研究了掺加10%、20%及30%粉煤灰或矿渣对硫氧镁水泥的改性效果。通过试验结果发现,硫氧镁水泥的抗压强度随着两种矿物混合材的掺量不断增加而逐渐下降;掺加矿物混合材可以显著提高硫氧镁水泥的耐水性,当掺加30%的矿渣时,硫氧镁水泥28天强度保留系数高达84.2%;硫氧镁水泥的干燥收缩随着矿物混合材的掺量增加而不断降低,当掺加30%的粉煤灰时,硫氧镁水泥的干燥收缩值最低,降幅为23.3%。研究还发现早期和后期碳化养护均会提高硫氧镁水泥的耐水性,并降低其干燥收缩值,但早期碳化养护会降低硫氧镁水泥28天抗压强度,后期碳化养护对强度无不利影响。最后,研究了矿物混合材与碳化养护共同作用下对硫氧镁水泥材料力学性能、耐水性和收缩性的影响。研究发现掺加矿物混合材可有效阻止因早期碳化养护带来的硫氧镁水泥强度损失。此外,早期碳化养护与矿物混合材共同作用可进一步提高硫氧镁水泥试件的耐水性,并降低干燥收缩值。硫氧镁水泥的主要水化产物为针状5·1·7相晶体,粉煤灰或矿渣的火山灰反应可诱导硫氧镁水泥基体系生成M-S-H凝胶,且碳化养护可进一步加速形成M-S-H凝胶,并同时生成碱式碳酸镁晶体。因此,碳化养护和矿物混合材的综合利用为制备具有高耐水性低干燥收缩的硫氧镁水泥提供了巨大的潜力。