利用电阻率法对早龄期水泥水化与微结构的研究

论文摘要

水泥的水化是一个复杂的非均质多相物理化学反应过程。对于任何一种水泥，在不同水化时刻，瞬时水化性质不同，水化动力学参数、所表现出来的水化放热量、水化速率以及电学性能和结构变化也均不同。但水泥水化特别是早期水化所引起的一系列物理、化学及物理化学变化，能直接影响水泥基材料的长期性能和工程性能。“就像新生的婴儿一样，要使其发育成健康的成人，需对其成长的早期阶段特别关心”。因此，研究水泥早期水化过程及机理，了解在水化过程中水泥浆体所表现出的物理、化学特性具有重要的理论价值和现实意义。本文利用无电极电阻率仪研究水泥早期水化过程及结构的演化，阐述了水泥水化电阻率-时间曲线的意义，在水泥水化研究的基础上，研究了水灰比与矿物外加剂对早期水化过程的影响。研究表明：水泥浆体导电特性的变化是物理（孔隙率、孔分布等）与化学（离子浓度）综合作用的结果，水化电阻率的发展能够连续、准确地反映早期水化历程，是研究水泥水化特性及微观结构的得力手段。根据电阻率特征曲线将水泥水化过程划分为溶解期、诱导期、加速期、减速期4个阶段；其中在溶解期和诱导期，电阻率由体系中的液相电阻率决定，主要受离子的种类、浓度、离子的迁移等因素影响；而在加速期和减速期，电阻率是水泥浆体微结构形成和发展的表征，与孔隙结构的发展密切相关。对不同水灰比对早龄期水泥水化电阻率影响的研究发现，水灰比的增大，使得水化各阶段的电阻率降低，完成各阶段所需的时间延长。这是因为水灰比的增大，浆体中液相量增加，水泥矿物的水解程度提高，水泥粒子的水化和离子的迁移都较容易，使得电阻率较小。粉煤灰能使早期水化过程各阶段经历的时间延长，在水化早期主要发挥分散作用、填充效应和微集料效应，未能表现出火山灰活性。粉煤灰的引入，使电阻率变化曲线向后推迟，且随着掺量的增加，影响越显著，在水化过程中其结构的变化对电阻率起决定性作用。根据电阻率-时间曲线，对凝结时间进行了定义；同时试验证明用电阻率法预测水泥28d强度是可行的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 硅酸盐水泥水化机理的研究
• 1.2.2 水泥水化研究方法
• 1.2.3 早期水化研究中存在的问题及未来的研究方向
• 1.3 本课题研究的目的和意义
• 1.4 本课题的研究内容
• 1.5 本章小结
• 第2章 试验原材料与试验方法
• 2.1 试验原材料
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 无电极电阻率仪试验方法
• 2.2.2 水泥水化热性能测定
• 2.2.3 凝结时间的测定
• 2.2.4 水泥胶砂强度
• 2+浓度的测定'>2.2.5 Ca²⁺浓度的测定
• 2.3 本章小结
• 第3章 电阻率法对水泥的早期水化的研究
• 3.1 水泥早期水化电阻率变化规律的研究
• 3.1.1 水泥水化电阻率发展曲线
• 3.1.2 水泥早期水化阶段的划分
• 3.1.3 电阻率变化特征点的研究
• 3.2 水泥水化电阻率模型（HER 模型）的建立
• 3.2.1 HER 模型
• 3.2.2 HER 模型的特点与意义
• 3.3 水化电阻率与微结构的关系
• 3.4 本章小结
• 第4章 电阻率法在水泥早期水化行为中的应用研究
• 4.1 水灰比对水泥早期水化过程的影响
• 4.2 粉煤灰对水泥早期水化的影响
• 4.3 电阻率法测定凝结时间
• 4.4 电阻率法预测水泥 28 天强度
• 4.5 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文
• 攻读学位期间参加科研项目情况
• 致谢