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论文研究了具有不同比表面积、粒度分布呈单峰或双峰分布的氧化铝微粉对铝酸盐水泥(CAC)水化速度、水化产物C2AH8向C3AH6转变的原因、水泥结合浇注料的脱模强度、烘干强度、中高温热处理后的冷态强度和体积稳定性的影响。 首先,本工作研究了上述三种氧化铝微粉对CAC水化速度的影响。从水泥净浆和上述三种氧化铝微粉与CAC的混合粉浆体在20℃、30℃和40℃下的水化放热、水化物相和显微形貌随养护时间的变化可知,三种氧化铝微粉的添加都加速了水泥在20℃-40℃范围内的水化速度。这是因为氧化铝微粉为CAC水化产物提供了成核位点,从而促进水化产物的沉淀析出。 第二,考察了双峰和单峰氧化铝微粉对CAC水化速度影响。通过比较双峰和单峰氧化铝微粉与CAC的混合粉在20℃、30℃和40℃下的水化放热、以及水化物相和显微形貌随养护时间的变化可知,虽然双峰氧化铝微粉(3.0m2/g)比单峰氧化铝微粉(0.71 m2/g)的比表面积大,但双峰氧化铝微粉对水泥水化的促进作用没有单峰氧化铝微粉强。这很有可能是因为双峰氧化铝微粉在水泥颗粒表面形成的包裹层会比单峰氧化铝微粉形成的包裹层更为致密,会更多地阻碍水泥与水的接触,因而双峰氧化铝微粉对水泥水化的加速作用没有单峰氧化铝微粉强。 第三,本工作发现了氧化铝微粉会阻碍C2AH8向C3AH6的转变。将CAC和氧化铝微粉的混合粉浆体在30℃和40℃下养护不同时间,采用冷冻真空干燥方法终止CAC的水化,然后用XRD和SEM分析了氧化铝微粉对CAC在30℃和40℃下水化过程中的水化物相和显微形貌的影响。结果发现,添加三种氧化铝微粉都会阻碍C2AH8向C3AH6的转变。这是因为在氧化铝微粉与水泥的混合粉试样中,氧化铝微粉颗粒会包裹在水泥颗粒表面,水化形成的C2AH8和AH3又和氧化铝微粉一起互相交错形成一个致密的堆积结构。水很难渗透通过这层由氧化铝微粉颗粒和水化产物形成的致密环与未水化水泥颗粒相接触,因而C3AH6的生成反应(C2AH8+CA+H→C3AH6+AH3)由于缺少自由水就受到抑制。所以氧化铝微粉阻碍了C2AH8向C3AH6的物相转变。 第四,本工作探索了自由水的存在与否对C2AH8向C3AH6转化的影响。将CAC和三种氧化铝微粉的混合粉浆体在10℃下养护20 h后,通过冷冻真空干燥过程除去试样中残余的水分,然后在110℃×24 h烘干。结果发现,冷冻真空干燥的试样经过110℃烘干后,没有观察到C3AH6。但如果将CAC在10℃下水化后试样不经过冷冻真空干燥,而是直接用普通的110℃烘干,就观察到C3AH6。以上结果表明,由于自由水在冷冻真空干燥中完全排除,因此经过冷冻真空干燥试样在110℃烘干过程中,C2AH8+CA+H→C3AH6+AH3难以进行,C2AH8不能向C3AH6转化;而水化后试样不经过冷冻真空干燥,在110℃烘干中的初始阶段,因为有自由水存在,因此C2AH8+CA+H→C3AH6+AH3能够顺利进行使C3AH6生成。这个结果也证明,在上述CAC和氧化铝微粉混合粉浆体中,由于未水化水泥颗粒被由氧化铝微粉颗粒和水化产物形成的致密环紧紧的包裹着,难以与自由水接触,从而导致C2AH8难以向C3AH6转化。 最后,在研究氧化铝微粉对浇注料基质中水化物相分布的基础上,本工作建立了浇注料强度及体积稳定性与水化物相在浇注料基质中分布之间的联系。在CAC结合的浇注料中,加入比表面积较大的氧化铝微粉,浇注料的脱模强度、烘干强度和中高温热处理后强度越高,体积稳定性越好。其原因是氧化铝微粉的比表面积越大,为水化产物提供的成核位点更多,水化产物在浇注料中的分布更加均匀;在热处理过程中,减小了因水化产物分解所造成的局部缺陷,使浇注料脱模强度、烘干强度和中温热处理后强度提高。并且浇注料基质在高温热处理过程中形成的CA2和CA6尺寸较小且分布均匀,从而减少了这些物相生成过程伴随的局部膨胀所带来的缺陷,有助于增加浇注料整体的烧后强度和体积稳定性。 本工作的主要贡献是,系统研究了双峰和单峰氧化铝微粉对CAC的水化速度影响的不同,并讨论了其原因;发现了氧化铝微粉的存在可抑制C2AH8向C3AH6的转变,并探讨了其原因;发现并阐明了铝酸盐水泥水化产物C2AH8在110℃×24 h干燥过程中向C3AH6的转变必须有自由水的存在;建立了氧化铝微粉影响浇注料强度及体积稳定性与影响铝酸盐水泥水化速度及水化物相在浇注料基质中的分布之间的联系。