混凝土硬化范文

混凝土硬化范文（精选4篇）

混凝土硬化 第1篇

我国西部地区许多公路及铁路的桥梁在使用过程中已出现破损现象,需要及时地进行加固和维修[1~3]。然而,在进行旧桥加固时,常遇见不允许出现交通中断的情况,这就给加固的实施带来了困难,主要体现在现场加固的同时,行车激发桥梁振动,会对现浇混凝土的粘结成型、后期力学性能等造成影响[4]。

混凝土在硬化早期,振动会降低其强度。还会使混凝土表面产生裂缝。在西部地区严酷的自然环境下,硫酸盐、氯盐等将会沿着裂缝侵入到混凝土内部。从而降低混凝土的耐久性。

本文在定义混凝土凝结硬化阶段三个不同期限(初期、中期、后期)的基础上,通过超声波测定了不同期限中混凝土的抗扰动能力。

1 试验材料与方法

1.1 试验主要材料

水泥:安徽产42.5级普通硅酸盐早强型水泥。

砂石:采用细度模数为2.61的中砂及最大粒径为5~40mm的碎石。

水:普通自来水。

粉煤灰:石洞口电厂产Ⅱ级粉煤灰。

1．2 试验方法与混凝土配合比

（1）振动源

在试验振动源选择方面,需要充分考虑其振动方式、纵向和横向的振动频率和振幅等指标。通过对车桥耦合振动特性进行的分析,并结合对标准振击筛的振动特性进行了对比,对比数据见表1。

由表1可知,标准振击筛的振动特性基本上符合车桥耦合振动特性,所以可选择标准振击筛作为试验的振动源。

(2)模具

本实验采用超声法来评估混凝土强度,这需要试件有两条平行的侧面进行超声测试,而标准振击筛机底座为圆形,故将试件模具设计成图1所示形状。模具的材质采用了硬塑料。

(3)试验方案

首先,对混凝土贯入阻力的发展情况进行了研究,将其凝结硬化过程分为3个阶段,并定义当贯入阻力值0~3.5MPa时为凝结硬化初期;当贯入阻力值3.5~28MPa时为凝结硬化中期;贯入阻力大于28MPa时为凝结硬化后期。

正式试验前,先制作标准试块9组,分别测试1d、2d、3d、4d、7d、10d、14d、21d、28d 混凝土平均强度及超 声波波速， 由此可得出混凝土强度与超声波波速的关 系图。

试验时，采用图 1 所示模具成型混凝土试件，在凝 结硬化初期 0~7h、凝结硬化中期 7~14h 和凝结硬化后 期 14~24h 内每隔 1h 分别对一组试件振动一次， 每次 振动时间为 10min，3d 后分别利用超声仪器测混凝土 的声速，以反映其各自的强度。

（4）混凝土配合比

混凝土配合比见表 2。

kg

2 结果与讨论

2.1 混凝土贯入阻力

试验所得混凝土贯入阻力的发展情况如图2所示。

由图2可知,凝结硬化阶段的初期时间范围大约是0~7h;凝结硬化中期的时间范围大约是7~14h;凝结硬化后期的时间范围大约是14~24h。

2.2 混凝土强度与超声声速的关系

试验前测得的混凝土强度和超声波波速的对应关系(包括拟合曲线),如图3所示。

从图3中可以看出,波速与混凝土强度存在近似的正比关系,所以可利用超声波波速来间接表示混凝土强度。

2.3 混凝土的抗扰性试验

图4、图5、图6分别为混凝土凝结硬化初期、中期和后期混凝土受扰振动后的试件在龄期3d时的超声波波速(基准混凝土的超声波波速如虚线所示)。

由图4可知,在初期振动对混凝土的强度有一定影响,这可能是初期振动会使骨料与浆体分离,从而导致混凝土强度有所下降。结合图3可知,此时强度损失最大为2.5MPa,平均强度损失在1MPa左右。因此,在实际施工中,桥梁可在该时期承受一定的扰动,但扰动程度不能过于激烈,这段时期桥梁可以通车,但要限制流量。

由图5可知,在凝结硬化中期,混凝土抗扰动性比较差,直到14h后,抗扰动性才有了明显的回升。结合图3可知,在混凝土凝结硬化中期强度损失最大为3.5MPa,平均强度损失在2.2MPa左右。由于在该段时期内加固桥梁,混凝土抗扰动性能处于最差状态,即使轻微的振动也会较大地影响混凝土强度,因此应尽量禁止车辆通行,以保证加固混凝土的强度。

由图6可以看出,在凝结硬化后期,混凝土正从受扰期走出,而且之后与基准试块强度基本吻合,说明混凝土在凝结硬化后期已经具备了良好的抗扰动性。在实际施工中,此时加固桥梁的混凝土抗扰动性能已经走出最差的阶段而得到了大大增强。所以这段时期桥梁可以承受车辆的正常通行。

混凝土材料断裂的能量法则认为,如果在结构中扩展单位裂缝而整个结构系统能量下降率GI(常称能量释放率)若小于形成单位裂缝表面所需的能量GIC时,则裂缝是稳定的;相反,当GI大于GIC时,则裂缝有扩展的趋势。

混凝土凝结硬化初期,混凝土的性状以塑性为主,摇筛机所给的外力带来的能量(GI)不足以超过混凝土的断裂能(GIC),根据能量法可知混凝土内部裂缝稳定。

在混凝土凝结硬化中期,由于系统结构及性状的变化,使摇筛机给系统带来的能量下降率GI增大,很可能使得GI大于GIC,混凝土内部裂缝不稳定,裂缝增多,导致强度下降,抗扰动性能较差。

在混凝土凝结硬化后期,混凝土逐渐发展到硬化的脆性阶段,此时GIC大大增加,又形成了摇筛机带来的GI值小于GIC的状况,此时,混凝土内部裂缝又恢复稳定,强度受影响变小,抗扰动性能增强。

3 结论

(1)可根据混凝土贯入阻力值来划分其凝结硬化阶段的三个不同时期。初期对应的贯入阻力为0~7MPa，中期为 7~28MPa，后期为大于 28MPa。

(2)混凝土在凝结硬化初期受扰动会使粗骨料下 沉，导致混凝土的早期强度受到一定的影响，混凝土凝 结硬化初期强度损失最大为 2.5MPa, 平均强度损失在 1MPa 左右。 在此期间加固桥梁，应限制交通流量。

(3)混凝土在凝结硬化中期受扰动 ，其强度损失最 大为 3.5MPa,平均强度损失在 2.2MPa 左右。 这一期间 是混凝土抗扰动性能最差的。在该时段加固桥梁，应禁 止车辆通行。

(4)凝结硬化后期，扰动对混凝土的早期强度影响 不大，混凝土抗扰动性明显增强，加固桥梁时，可正常 通行。

参考文献

[1]刘来君,赵小星著.桥梁加固设计与施工技术.北京:人民交通出版社,2004.3.

[2]陈开利,王邦楣,林亚超著.桥梁工程鉴定与加固手册[M].北京:人民交通出版社,2004.3.

[3]蒙云,卢波编著.桥梁加固与改造.北京:人民交通出版社,2004.3.

混凝土道路及广场硬化工程施工合同 第2篇

发包人（以下简称甲方）: 承包人（以下简称乙方）:

依照《中华人民共和国合同法》、《中华人民共和国建筑法》及其它有关法律、行政法规，遵循平等、自愿、公平和诚实信用的原则，双方就混凝土道路及广场硬化工程施工事宜协商一致，订立本合同。

第一条 工程概况

总硬化面积7500㎡，现对硬化工混凝土道路及广场程的施工进行发包。第二条 工程承包范围

2.1、混凝土道路及广场硬化工程的施工，详细做法及工程量见图纸及变更。2.2、承包范围发生变更或调整的，双方应另行签订补充协议约定。第三条 承包方式

3.1、包工【包施工、包工期、包质量、包安全、包验收】 3.2、不包含施工中涉及的所有混凝土及水、电费用。第四条 合同工期 4.1、进入现场后11天。第五条 工程质量标准 5.1、合格工程；

5.2、同时施工质量严格按照施工图纸、变更、及国家相关施工验收规范进行施工。

第六条 合同价款、结算办法及支付方式

6.1、合同价款

6.1.1 本合同为单价合同，合同综合单价为，人民币（大写）每平方米。综合单价已包括混凝土路、伸缩缝、所有道路工作内容的人工费、管理费、其它风险等所有费用；该综合单价为包死价，合同履行期间不予调整。

6.2、结算办法

6.2.1、合同综合单价包死，工程量据实结算； 6.2.3、结算及支付所使用的货币为：人民币。

6.3、支付方式

6.3.1、无预付款，经监理及甲方相关部门审核后付已完工程量的50%；甲乙双方办理正式竣工验收和结算手续后15个工作日内付至合同结算总价款的95%；余款5%作为保修金，若乙方无违约行为，甲方在保修期满15个工作日内向乙方无息退还。

6.3.3、每笔付款前，乙方向甲方发出验收通知，经甲方审核确认后付款。第七条 工程验收 7.1、验收标准：

7.1.1、工程竣工验收，应以招标文件、投标文件、甲方确认的工程施工图纸、国家颁发的施工及验收规范、质量检验标准为依据。

7.2、工程具备竣工验收条件，乙方按同类工程竣工验收有关规定，向甲方提供完整竣工验收申请；甲方收到竣工验收申请后组织有关单位验收，并在验收后给予认可或提出修改意见。乙方按要求修改，并承担由自身原因造成修改的费用。

7.3、甲方收到乙方送交的竣工验收报告后不组织验收，或验收后不提出修改意见，视为竣工验收报告已被认可。

第八条 质保期及维保

8.1、本工程的免费质量保修期为 壹 月，质量保修期自本工程竣工验收合格之日起计算。

8.2、在保修期内乙方无条件负维修因工程质量出现的任何问题或缺陷，乙方应当在接到保修通知后 24 小时内派人保修，如乙方未能在约定期限内派人保修的，甲方将另行委托他人修理，费用从质保金内扣除，如保修金不足以支付的，甲方有权向乙方追偿。

第十条 双方的权利和义务 11.1、甲方的权利和义务第八条

11.1.1、甲方派驻的现场代表为，职权：负责项目实施的全面管理和协调工作，监督乙方施工，涉及到费用的现场签证，须经过甲方内部审批后方可生效；

11.1.2、监督乙方的施工质量、进度、安全文明施工等；

11.1.3、对乙方施工过程质量、工程竣工等的验收；

11.1.4、对乙方进场材料、施工半成品进行检查时发现达不到标准要求的，乙方不得使用，同时甲方有权责令乙方调换、退场或返工；

11.1.7、为乙方提供必要的施工材料堆放场地和施工作业环境及各参建方的关系；

11.1.8、施工前甲方将提供施工所需的水源、电源接驳点，施工中乙方自行负责安装及水、电表的安装，经甲方检验确认合格后进行使用。

11.1.9、甲方应按合同约定及时支付工程款。10.2、乙方的权利和义务

11.2.1、乙方派驻本工程的项目经理为，职权：负责项目实施过程中全面工程施工和现场协调工作，接受甲方的工程监督；

11.2.2、配合甲方对进场材料的验收、施工过程质量验收、竣工验收等工作，服从甲方人员的现场管理；

11.2.3、按照合同工期和合同要求质量、验收标准进行施工；

11.2.4、严格实行工序开工前向甲方或监理报验制度，施工中因乙方责任造成的停工、返工、材料损失等均由乙方承担；

11.2.5、施工期间至工程交付时，由乙方产生的施工垃圾应由乙方负责清运出场，由此产生的所有费用均由乙方承担；

11.2.6、本工程未正式移交甲方之前，乙方负责本工程的成品、半成品保护，所有的人为或非人为原因造成的破坏均由乙方负责；

17.2.7、工程经验收不合格的，乙方应当无偿在甲方指定的合理期限内返工至合格，由此造成的损失由乙方承担。因返工造成乙方没有在合同约定的时间内完工的，视为乙方工期超期，乙方应当按照上述工程超期的约定承担逾期违约金；乙方不得将该工程转包或分包，否则甲方可以不予支付乙方所发生的任何费用；

11.2.8、乙方进场施工时应自觉遵守施工现场管理制度，服从甲方的有关指令，对现场所有其它的建筑及建筑装修、设备、器具、绿化苗木不得破坏，施工时如损坏甲方、住户、第三人的财产或造成人身伤亡的，乙方应负责赔偿并承担由此产生的法律责任。还应做到文明施工，工完料净、场清；

11.2.9、乙方负责与自己的劳务工人签订合同，并购买保险，甲方在此对乙

方责任进行告知，出现问题由乙方承担完全责任，乙方务工人员无与甲方单独结算权利，出现一次，乙方承担10000元违约金。

第十一条 安全文明施工

12.1、乙方应遵守国家和地方现行关于安全文明施工规范的要求，乙方在施工过程中，凡因乙方原因违反以上规范而导致发生的安全事故，乙方应承担全部责任及由此造成的一切损失。

第十三条 违约责任 13.1、质量责任及其它责任

13.1.1 乙方应严格按照本合同约定的质量标准进行施工，并按照本合同相关条款的约定履行本合同，否则甲方视情况有权进行处罚，罚款将从应付工程款中直接扣除，情节严重的有权解除合同。

13.1.2 由于乙方违约造成本合同不能履行或不能完全履行，如甲方认为本合同已无必要继续履行或乙方在收到甲方要求其纠正违约的通知后仍不纠正其违约行为，则甲方有权向乙方发出解除本合同的书面通知，该通知自送达乙方时生效，乙方除承担本合同约定的违约责任外，另须按合同总价款的20 %向甲方支付违约金，甲方有权直接在甲方应付未付款中扣除，违约金不足以弥补甲方损失的，甲方可继续向乙方追偿；

13.2、工期责任

乙方如果不能在合同约定的工期内竣工，根据工期节点每延迟一天，扣除工程总价款3‰的违约金，若由于不可抗力或甲方的原因致使工期延误，由甲方现场工程负责人认可签证后方可顺延工期。

13.3、延期付款责任

甲方不按合同的约定拨付款，甲方承担违约责任。

13.4 本合同其它条款约定的违约情况，按照其相应约定执行。第十四条 合同的终止或解除

14.1、有下列情形之一的，合同终止或解除： 14.1.1、本合同因已按约定履行完毕的； 14.1.2、本合同经各方协商一致终止或解除的；

14.1.3、本合同因一方违约或因一方有不正当竞争行为或因一方擅自转让本合同项下权利义务的；

14.1.4、本合同其他条款及法律法规规定的其他情形。第十七条 其它约定

17.1、本合同如有未尽事宜，经双方友好协商，另签补充协议。17.2、本合同一式两份，甲方，乙方各一分，双方签字盖章后生效。

甲方（公章）： 乙方（公章）： 代表人： 委托签约人： 电 话:

签约日期： 年 月 日

混凝土硬化 第3篇

对于水泥混凝土路面，我们一直致力于最佳的混凝土配合比设计、采用优质混凝土外加剂（尤其是高效减水剂），采用新工艺进行施工，加强混凝土养护，以此来提高混凝土的耐久性。

但是，由于我省位于高纬度，高寒地带，混凝土经常遭受冻融、冰冻、盐冻破坏。同时大气中硫化物、酸雨、汽车尾气等等，污染、腐蚀混凝土，加之重荷载，反复碾压，混凝土破损比较严重。由于受大气成分及雨水的侵蚀作用，裸露的混凝土通常在3至6个月后开始风化，随即出现起砂、粉化、片状脱落、露石子、进而出现凹坑，严重影响行车安全。在微生物的环境里，毛细孔很快会滋生细菌及微生物，继而腐蚀钢筋，导致混凝土受到膨胀破坏。对于混凝土修补，由于受专业技术水平、修补费用影响，基本上很难维修，只能清除打掉，重新施工。但这样做，必须进行道路封闭，而且混凝土还有养护龄期问题，严重影响交通安全。特别是在破损的哪个阶段进行修补，是令人非常难以决策的问题。

高速公路经常发生混凝土破损部位：收费广场、加油站区域、伸缩缝、混凝土桥面、混凝土路面。

我们长期专注于水泥、混凝土方面研究，一直从事于水泥助磨剂（水泥内加剂）、混凝土外加剂、混凝土施工工艺、混凝土表面防护、修补、加固等研究与实践工作。学习和掌握了大量国内外相关产品、专业技术，并且广泛应用于机场、工厂、道路等工业与民用建筑中。

本篇文章是针对目前高速公路路面存在的问题，从混凝土表面研究入手，通过在混凝土表面涂刷渗透型液体密封硬化剂，提高混凝土表面强度、硬度，从而提高混凝土表面耐磨度。通过一次性使用，减少后期维护费用，提高高速公路路面使用寿命。同时，研究该类材料对混凝土表面吸水量的降低，提高混凝土的防水抗渗性，提高混凝土抗冻融循环问题，提高混凝土耐久性。

众所周知，混凝土路面在施工过程中，水分、浮浆等比重轻的物料（尤其是粉煤灰）会上返到表面，造成表面水灰比过大，混凝土表面强度显著降低，远远达不到设计要求。混凝土从塑化到固化过程中，多余的水分从混凝土中散失出来，留下的通道也会降低混凝土的性能。如果养护不到位，这个问题会更加严重。后期使用过程中，外界的雨水、融雪剂、腐蚀性物质还会从这些通道渗入到混凝土里面，腐蚀、破坏混凝土。秋冬季节，混凝土里面的过量水分会发生严重的冻胀，破坏掉混凝土。

目前，在水泥混凝土公路方面，国家、行业没有要求做表面特殊处理。因此没有标准可依，相应材料更无从谈起。但是现在的高速公路要求标准更高，对于这些裸露的混凝土路面如果不加以防护，单靠混凝土自身是无法抵抗磨损和腐蚀的。这个问题必须引起足够的重视，但是传统的方法、工艺解决不了这方面的问题，必须采用新材料、新工艺加以解决。

我们曾经尝试采用膜技术，在混凝土表面涂刷环氧树脂、丙烯酸、聚氨酯类涂料，保护混凝土不受外界腐蚀。但是，由于有机类材料都有老化问题、耐磨性问题、以及和基层混凝土的粘接等问题。目前看，这类材料基本上都满足不了高速公路的特殊需求。

渗透型液体硬化剂在北美已经应用了几十年，广泛应用于裸露的混凝土地面、桥面、公路。渗透型液体密封硬化剂是一种无色透明的水性液体材料，只在有效渗透深度内改变混凝土表面的硬度和密实度，不改变混凝土平整度，也不具备遮盖力。混凝土成品的平整度，颜色及纹理取决于基层混凝土的表面效果。

渗透型液体密封硬化剂是用在符合标准的水泥基路（地）面上，和混凝土中的水泥成分发生化学反应，进行密封强化处理，使原有水泥基路（地）面的密实度大幅度提高，达到无尘，耐磨，抗渗等效果。国外有研究表明，使用过渗透型液体密封硬化剂后，裸露的混凝土路（地）面耐用时间达二十五年以上，基本与建筑物同寿命。

2012年12月28日，中华人民共和国工业和信息化部发布《渗透型液体硬化剂》，中华人民共和国建材行业标准JC/T 2158—2012，仅对这类材料进行了总体规范，提出了物理性能和试验方法，没有明确如何具体应用，使用后的检测标准。本文将探索这类材料如何应用于交通系统，改善和提高水泥混凝土路面的耐久性。

作用机理：渗透型液体硬化剂经有效渗透，在一定深度内，与混凝土中的水泥成分或其他矿物基质材料中的氧化钙等成分发生反应，生成雪硅钙石胶等胶凝物质，填满原有结构中的空隙，稠化，硬化表层结构，使混凝土中的各成份固化成一坚固实体，从而得到一个致密的整体，有效提高混凝土表层强度、硬度、密度，从而提高混凝土承受重荷载、抗磨损、抗划伤、降低吸水率、防腐性。

性状描述：渗透型液体硬化剂是一种水基活性化学物质溶液。无色，无味，无毒，不燃。符合VOC标准及USDA评定，比重大约1.219（20℃）。

产品主要优点为：

1.一次性应用一劳永逸，比其他类型的地面保护层更持久。

2.耐磨损，不起尘。

3.与混凝土基层融为一体，不会被划破或剥落，也不会因潮气或水浸等原因造成空鼓脱层。

4.施工简便、快捷，工期短，后期无须维护。

5.绿色环保，以水为基质，符合VOC标准，无色，无味。

6.施工完毕后，强度对比增加20%，同时达到无尘效果，且表面永远不再因风化而产生灰尘，以后随着时间的推移，密封及固化效果逐渐增强。

7.使用一周后，强度、硬度增加40%。

8.使用以后直至一年，其强度提高的倍率可在原来面层的基础上再次提高2-3倍。

行业现状：渗透型液体硬化剂最初是从国外进口，在国内使用5—6年后，效果非常明显，性价比基本合理。近年来，国内涌现出许多生产厂家生产类似材料，价格、性能、用量等差别比较大，而且国家相关标准仅仅是对材料本身进行界定，对于不同工程、不同基层、不同要求、应用后，相应检测标准还有待国家、行业今后陆续出台进行规范和管理。

目前国内的相关产品，大都含有一部分有机物质，以增加表面效果，但是物理性能、指标比较低。施工完毕后，二次涂刷一些有机涂膜类材料，增加表面光亮效果，但是这层膜的耐磨性比较差，后期大约2—3个月就会磨损掉。对于要求不高，仅仅是不起灰，尤其是注重成本投入的用戶，选择这类材料，相对而言，比较经济。

后续：我们也非常期望同行进一步交流，为我国公路建设事业提供新材料、新技术、新标准，满足现代交通行业的要求。

参考文献

[1]混凝土地面用水泥基耐磨材料》，中华人民共和国建材行业标准 JC/T 906—2002，中华人民共和国国家经济贸易委员会 发布 2003-03-01实施.

混凝土硬化 第4篇

关键词：废弃混凝土,脱水相,硅微粉

0前言

近年来,随着建筑业的快速发展,拆除建筑物所产生的建筑垃圾数量巨大。 建筑垃圾是在建筑物的建设、维修、拆除过程中所产生的固体废弃物,其中废弃混凝土块占建筑垃圾总量的30%左右。 在施工单位堆放和清运过程中会产生灰尘飞扬、 遗撒消耗石油和人力资源等问题,造成了严重的环境污染和资源浪费。 废弃混凝土中的硬化水泥浆体约占废弃混凝土质量的30%左右,这是水泥混凝土组分中环境负荷最重、能源和资源消耗最大、经济成本最高的部分[1,2]。 对废弃混凝土的研究不仅能够降低成本、节约资源和能源,还能减轻废弃混凝土的环境污染问题并取得一定的经济效益[3,4]。 因此,研究废弃混凝土中硬化水泥浆体的再生机理,为硬化水泥浆体的再生利用提供理论依据,为最终实现变废为宝的目的具有重要意义。

鉴于此,本研究采用水化了的水泥净浆来模拟旧水泥浆,对如下几个方面进行了研究:废弃混凝土热处理条件的研究,研究热处理时间、温度对其再水化程度的影响;脱水相的制备研究,将微硅粉和Ca O在水热条件下合成了水化硅酸钙,然后将其煅烧制备出具有胶凝性能的水泥;脱水相再水化强度的研究以及脱水相-硅微粉中体系抗压强度的测试;脱水相基本性能的研究和样品的表征;水化后微观结构的表征。

1实验部分

1.1实验材料及仪器

水泥:P·O 42.5级。

二氧化硅:天津某试剂厂分析醇。

水:自来水。

实验设备有:SX-12-10M箱式电阻炉,,升温速度≤80min,额定温度为1000℃;NJ-160A水泥净浆搅拌机;KB-50A振动磨制器;AB204-S电子天平; 101-2型干燥箱, 最高温度为300℃, 加热功率为3.6k W;HBY-40B水泥恒温恒湿标准养护箱; 德国D8 Focus型X射线衍射仪; 尺寸为40mm×40mm× 1600mm的三联模具。

1.2脱水相的制备

(1)用天平称取水泥500g(各四份),用量筒量取142.5m L的自来水(各四份),即水灰比为0.285,在水泥净浆搅拌机中制备水泥净浆,然后在三联模具内成型、2d之后脱模,然后放在(20±1)℃,90%湿度的恒温标准养护箱中养护28d。

(2)将硬化的水泥试块用锤子砸到米粒大小后备用。

(3)将上述五份样品置于箱式电炉中煅烧, 所设温度分别450℃、550℃、650℃、750℃和850℃。 然后在电风扇下快速冷却至室温并密封保存,最终可得到热处理后的旧水泥浆粉即不同温度梯度的硅酸盐脱水相。

1.3水热法合成水化硅酸钙

选取C/S=1:1(质量比),即先使用电子天平称取相同质量的氧化钙和二氧化硅混合均匀置于反应釜中;然后用量筒量取适量的自来水,按水固比为5:1配比; 随后放在恒温干燥箱中, 恒温温度为120℃,恒温时间为12h;达到12h后取出反应釜,在室温下自然冷却;最后将反应釜中生成的水化物取出,在箱式电阻炉中煅烧,煅烧温度为900℃。

1.4硅酸盐脱水相-硅微粉体系的制备

称取不同温度梯度的硅酸盐脱水相与硅微粉, 其比值为1:1,测量水化7d后的强度。

2实验结果与讨论

2.1硅酸盐脱水相稠度和凝结时间的研究

按照GB/T 1346—2001《水泥标准稠度用水量、 凝结时间、安定性检验方法》进行实验。

图1为不同温度下脱水相的稠度实验结果,图2为不同温度下脱水相的初、终凝时间。 由图1和图2可见,不同温度煅烧出来的脱水相,其稠度和凝结时间不尽相同。 稠度随着煅烧温度的增加而增加, 初终凝时间却随煅烧温度的增加而缩短。450℃煅烧脱水相的稠度为0.54,初、终凝时间分别为35min、 72min;650℃煅烧脱水相的稠度为0.59,初、终凝时间分别为30min、64min;850℃煅烧脱水相的稠度为0.62,初、终凝时间分别为26min、59min。

以上实验结果表明,热处理煅烧的温度越高稠度越高,这是由于硬化水泥浆体随温度的增加脱去的水量(包括层间结构水等)和脱水相含量不同所致。 而初、终凝时间却随煅烧温度的增加而减少,原因可能为随着温度的增加,所制得的脱水相颗粒越细,其表面积也随之增大,这样可以增大脱水相的反应速度;其次,由于硬化水泥浆体中还残存有未水化的Ca(OH)2,将其在更高的温度下煅烧得到的Ca O含量增多, 与水可以快速反应, 不仅消耗了水分,而且生成了Ca(OH)2,这些都会加快浆体失去流动性和塑性,因此,初、终凝时间减少。

2.2不同的煅烧温度对硅酸盐脱水相抗压强度的影响

用水泥净浆搅拌机制备标准稠度净浆,并用六联模具成型后进行标准养护, 达到7d养护龄期后在实验压力机上进行抗压强度测试。

养护7d后, 不同煅烧温度对硅酸盐脱水相再水化抗压强度影响的实验结果如图3所示。

由图3可以看出,在相同养护条件下得到的硬化水泥试样,经不同煅烧温度处理后,其再水化的抗压强度是不一样的。 在650℃温度下,热处理得到的硅酸盐脱水相抗压强度最高, 为11.8125MPa,而在450℃和850℃热处理温度下, 抗压强度分别为5.7875MPa和10.775MPa。

2.3硅酸盐脱水相的XRD分析

X射线衍射的条件为: 铜靶, 步长0.02° , 电压40k V,电流30m A。

不同温度下得到的硅酸盐脱水相的XRD图谱如图4~图8所示。 这五个XRD图谱分别是初始水泥浆体经28d养护后, 再经粉磨、 过筛处理后在450℃、550℃、650℃、750℃、850℃下煅烧而得。 其中每个明显的峰值都做了相应的标注,其主要物相有Ca(OH)2、C2S、C3S、Ca O、Ca CO3及其有关变体。

由图4和图5可以看出, Ca(OH)2的峰值有减小的趋势;观察图6可知,Ca(OH)2峰值几乎不见, 可见Ca (OH)2是在450~550℃之间发生部分分解, 在650℃下分解得更加完全; 在图7中可见,750℃ 下有Ca O生成,说明在该温度下Ca(OH)2已经完全分解[5]。

由图3和图4可知, 在450℃的脱水相具有一定的强度,大多来自于部分分解的Ca(OH)2和残余未水化的C2S。 文献[6]表明,Ca(OH)2在400℃时就有少量的分解生成Ca O和水,Ca O具有一定的再水化的能力。并且旧水泥浆体中的C-S-H凝胶含有以多种形式存在的水,主要有C-S-H凝胶的凝胶层间水,与钙原子和硅原子相连接、以“OH”形式存在的羟基水和表面吸附水。 上述三种不同类型的水被脱去时的温度不尽相同,这是由于其各自结合能力不同造成的。 游离水大约在100~120℃之间失去,而Si -OH键以及Ca -OH键的断裂温度区间分别在350~400℃和450~500℃之间。 C-S-H凝胶中水是逐步脱去的过程,并且随着温度的升高脱水量会越来越大,C-S-H中的大部分水大约在400℃左右已脱去,约占总脱水量的89%~94%,同时,在该温度下C-S-H的结构已基本解体。 相关文献[7]也表明,从废弃混凝土中分离得到的水泥石粉,在马弗炉中分别加热到400℃、650℃和900℃并保温一定的时间,研究发现试样在400℃煅烧过程中,主要是C-S-H凝胶的分解并产生大分子无定型基团物质。 在650℃ 煅烧后, 生成了未完全结晶的 β-C2S。 而在高温(900℃) 煅烧后, 水泥石中的脱水相出现了明显的 β-硅酸钙及C2AS, 并且结晶度较高但是活性较差。 所以,在650℃下,脱水相的再水化能力最强,这是因为其含有活性较多的C3S和无定形的C2S。 在以上图谱中,虽然随着温度的升高各相关的具有再水化的物相(包括C3S和 β- C2S等)其峰值都有增加的现象,但是可能存在具有相应水化能力较弱的不同变体。

由图谱分析还可以知道, 无论在哪一种温度下,硬化水泥浆体的脱水相都是由多种脱水产物组成的。

2.4水热法合成水化硅酸钙的研究

为了消除该研究恒温过程中不同时间变化的影响,实验采用了相同恒温的时间12h。 水固比可以改变液相体系中硅微粉的溶解度: 当水固比高时, 硅质原料的溶解速度较快,容易形成结晶良好的水化硅酸钙。 反之,当水固比较低时,硅质原料的溶解速度较慢, Ca(OH)2沉积在硅质原料颗粒表面生成水化产物, 此时主要形成不良的水化硅酸钙凝胶。 同时,过低的水固比还会影响反应的速度。 所以,最终确定的水固比为5:1。

相关的研究表明[8]: 钙硅比为1.0的C-S-H在400℃ 煅烧后, 其网状形貌变化较小, 在650℃ 煅烧后变为架状形貌, 在900℃煅烧后出现排列有序的短棒状和片状两种形貌结构。 C-S-H凝胶在400℃ 和500℃下煅烧后架状结构减少, 导致结构有序度降低。 在650℃煅烧后,出现球状形貌,900℃煅烧后C-S-H的脱水相形貌变为球棒状有序度较高的结构。 C-S-H脱水过程中 β-C2S的形成过程进行了研究,使用H2Si O3和Ca O,在100℃温度下并养护96h合成了C-S-H。 他们指出,C/S=1.0的样品,600~ 780℃并没有出现特征峰,840~960℃ 范围内才有部分结晶度较差的 β-C2S形成。

因此, 水热法合成的水化产物时确定温度为900℃ ,生成的水化物颜色为乳白色, 将其在900℃ 下煅烧再水化后具有一定的强度。 相关研究资料表明:C/S=1.0时,在800℃以前是无定形相,800℃以后出现较弱的 β-C2S峰以及很强的 β-硅酸钙峰。

2.5不同煅烧温度的脱水相-硅微粉与抗压强度的关系

不同煅烧温度对脱水相-硅微粉的抗压强度影响的实验结果如图9所示。

由图9可以看出,不同温度下煅烧得到的硅酸盐脱水相按1:1的比例加入硅微粉之后(其中W/C= 0.5), 其抗压强度还远小于水泥的抗压强度值。 在550℃、650℃、750℃、850℃煅烧下,养护7d后的抗压强度分别为11.1437MPa、14.175MPa、10.0185MPa、 12.625MPa、49.35625MPa。 就不同温度的脱水相相比较可以看出,650℃煅烧下加入硅微粉之后试件的抗压强度值最大。 加入硅粉和未加入硅粉的强度比较如图10所示。

由图10可以看出, 不同温度下得到的脱水相加入硅粉的强度变化是有区别,加入硅粉之后硅酸盐脱水相的再水化强度均有所提高。 由此可以证明,硅粉改善了脱水相的再水化性能。

2.6脱水相-硅微粉的金相分析

采用高级倒置金相显微镜分别观察了在同一条件下养护的水泥试样块、 在650℃下煅烧的硅酸盐脱水相再水化的试样块和硅酸盐脱水相-硅微粉系的试样块。 观察到的表面结构如图11、图12和图13所示。

由图11可见,硬化水泥浆块的表面较图12脱水相再水化的样块表面平滑,划痕相对较少。 这是因为硬化水泥浆体结构比较致密,硬度也较强。 图12和图13均有少量的氧化铬存在, 表明结构中存在大小不同的空洞,以至于被粒度较细的氧化铬所填充。 图13脱水相-硅微粉系再水化样块的表面存在不同面积和大小的亮斑,是由于加入粒度很细的硅微粉所致;而粒度大小的不均一性可能是因为硅微粉发生团聚引起的。 因此,未加入硅微粉之前脱水相的再水化试样块硬度及强度均低于加硅微粉的脱水相的再水化试样,并且前者存在有凹坑和较多的孔隙,而后者则有很多亮斑,结构比较致密光滑。 可见硅微粉的加入可以起到使脱水相结构变得密实的作用。

上述实验结果表明,硅粉能够在很大程度上改善硬化水泥浆体和混凝土的性能,主要原因是微硅粉具有较大的比表面积及火山灰活性。

首先,由于硅微粉粒径较小,在水泥水化同时加入的硅微粉可以作为水泥水化所需要的晶核,从而加速水泥水化。 同时,由于硅微粉颗粒细小, 可以填充在硬化水泥浆体脱水相中的细小孔隙[4], 从而减小其孔隙率,进而使硅酸盐脱水相再水化浆体和混凝土更加密实即强度更高。 其次,微硅粉具有高火山灰活性,当硅粉与硅酸盐脱水相同时加入到水中后,脱水相会发生再水化反应,这时硅粉立即与脱水相中再水化产物之一Ca(OH)2发生二次水化反应,即火山灰反应,生成C-S-H凝胶体[9,10]。 这个过程不仅消耗了脱水相再水化产物Ca(OH)2,而且使得C-S-H凝胶体(火山灰反应的生成物) 增加,同时,硅微粉还能进一步与水化中另一脱水相水化产物C-S-H凝胶体(又称传统C-S-H凝胶体) 发生反应,生成低钙硅比的新C-S-H凝胶体。 新生成的C-S-H凝胶体不会在酸性溶液中分解,所以, 使用硅微粉配制的硬化水泥浆体对酸性介质有一定的抵抗能力,同时对盐霜、碳化、渗析也有着较强的抵抗能力。

3结论

(1)硅酸盐硬化水泥浆的脱水相具有再水化的能力,不同煅烧温度的脱水相具有不同的再水化能力,经450℃煅烧后,硬化水泥浆体中的部分水分脱去,很多物质并没有发生分解,但是由于其含有残存的Ca(OH)2,会使脱水相具有再水化的特性,进而使硅酸盐脱水相具有一定的强度。 在所研究的温度段范围内,650℃处理后脱水相水化产物强度可以达到12MPa,这可以做为确定最佳煅烧硬化水泥浆体的温度。 在650℃下回收的水泥浆脱水相再水化强度高于在850℃下的水泥浆脱水相抗压强度。 实验表明,脱水相再水化产物的强度与其组成、结构及晶型有关,特别是C3S和 β-C2S这两种物相有关。

(2)XRD分析表明,硬化水泥浆体在任何脱水温度下逐渐脱水分解,其脱水相是由多种脱水产物组成的。 当它们遇水后会进行再水化,重新生成新的钙矾石、C-S-H凝胶、Ca(OH)2等物质。