Al2O3微粉對水泥性能的影響研究

袁富榮 張 寧

1河北省建筑材料工業(yè)設(shè)計(jì)研究院（050051） 2河北建工集團(tuán)有限責(zé)任公司（050051）

0 前言

隨著水泥工業(yè)的快速發(fā)展，提高水泥性能的技術(shù)成為水泥基材料研究的重點(diǎn)。利用氧化鋁超微細(xì)粉體技術(shù)對水泥的改性是其中一個有效的研究途徑，該方法不僅是高性能水泥基材料發(fā)展的必要方向，而且對進(jìn)一步推動高性能水泥及高性能混凝土技術(shù)的發(fā)展具有十分重大的意義。

1 研究試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)采用的原材料

水泥:42.5普通硅酸鹽水泥；Al2O3微粉:粒徑:20 nm；比表面積:280m2/g。

砂:ISO標(biāo)準(zhǔn)砂。水:潔凈的自來水。

1.2 試驗(yàn)方案

本試驗(yàn)將Al2O3微粉按不同比例（0%、1%、2%、4%、6%、8%）摻入水泥中，凈漿實(shí)驗(yàn)空白配比為：水泥250 g,水100 ml；砂漿試驗(yàn)空白配比為:水泥450 g，標(biāo)準(zhǔn)砂1 350 g，水225ml。保持水灰比不變，按不同微粉摻量配制水泥凈漿試塊和砂漿試塊，分別研究Al2O3微粉不同摻量時(shí)，對水泥凈漿、砂漿的物理力學(xué)性能以及水泥的耐腐蝕性的影響規(guī)律。試驗(yàn)安排共96組。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 Al2O3微粉對水泥凈漿力學(xué)性能的影響實(shí)驗(yàn)

試驗(yàn)采用抗壓強(qiáng)度為測試指標(biāo)，分別測定不同摻量的Al2O3微粉對水泥凈漿的物理力學(xué)性能的影響。試件成型脫模后放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)至相應(yīng)的齡期，再分別測定其1 d、3 d、7 d和28 d的抗壓強(qiáng)度，并與空白試驗(yàn)作比較。

1.3.2 Al2O3微粉對水泥膠砂力學(xué)性能的影響實(shí)驗(yàn)

試驗(yàn)采用抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度為測試指標(biāo)，分別測定不同摻量的Al2O3微粉對水泥砂漿的物理力學(xué)性能的影響。試塊脫模后放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)至相應(yīng)的齡期，再分別測定1 d、3 d、7 d和28 d的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度，并與空白試驗(yàn)作比較。

1.3.3 Al2O3微粉對水泥凈漿的耐腐蝕性的影響實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)為研究微粉改性水泥的耐腐蝕性，把已做好的不同摻量的水泥凈漿試塊標(biāo)養(yǎng)28 d后取出,再分別浸泡在5%HCl溶液、5%NaOH溶液和5%Na2SO4溶液中，浸泡齡期為28 d。浸泡至齡期后取出分別測其抗壓強(qiáng)度。此外，將一組試件浸泡在清水中做空白試驗(yàn)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 Al2O3微粉對水泥凈漿的物理力學(xué)性能的影響結(jié)果

水化1 d、3 d、7 d和28 d的水泥凈漿的抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

通過對上表分析得出:摻入氧化鋁微粉可以提高水泥凈漿的抗壓強(qiáng)度，4%為最佳摻量。

2.2 微粉Al2O3對水泥砂漿的物理力學(xué)性能的影響結(jié)果

Al2O3微粉對水泥砂漿的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

由表1分析得出:當(dāng)氧化鋁摻量由0增加到4%時(shí)，砂漿的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度均增加，但摻量為6%和8%時(shí)，抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度又降低，但仍高于空白試樣，4%為最佳摻量。

2.3 Al2O3微粉對水泥凈漿的耐腐蝕性的影響

Al2O3微粉對水泥凈漿的耐酸、堿、鹽腐蝕性的影響結(jié)果見表3。

表2 微粉對水泥砂漿的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度的影響

表3 耐腐蝕測試結(jié)果

通過表3的數(shù)據(jù),對四組實(shí)驗(yàn)的綜合分析發(fā)現(xiàn)，摻加氧化鋁微粉可提高水泥凈漿耐酸、堿和鹽的腐蝕性，其中最佳摻量為4%。當(dāng)Al2O3微粉摻量由0增加到4%時(shí)，水泥的耐腐蝕性逐漸增強(qiáng)，但摻量由4%增加到8%時(shí)，耐腐蝕性又有所降低。并且在摻量為4%的情況下，耐鹽溶液腐蝕性好，而耐酸腐蝕性較差。

3 結(jié)論

1）摻入Al2O3微粉的水泥試樣所有齡期的凈漿抗壓強(qiáng)度都高于相應(yīng)空白水泥試樣;摻量為4%的情況下，摻入Al2O3微粉的水泥試樣的凈漿抗壓強(qiáng)度高于其他摻量的凈漿抗壓強(qiáng)度。2）Al2O3微粉能夠促進(jìn)水泥的水化從而提高水泥砂漿各個齡期的強(qiáng)度,尤其是早期強(qiáng)度。但Al2O3微粉的摻量并非越多越好,在試驗(yàn)中得出的Al2O3微粉最佳摻量為4%,且由數(shù)據(jù)可看出，Al2O3微粉對砂漿試件的抗折強(qiáng)度的改善要比抗壓強(qiáng)度的改善更明顯。3）Al2O3微粉對水泥水化釋放的Ca(OH)2從水化一開始就吸收，因此，摻有Al2O3微粉的水泥石中Ca(OH)2含量很少，結(jié)構(gòu)均勻、密實(shí)，從而使水泥石耐久性、耐腐蝕性更好。

[1] 高長明.21世紀(jì)水泥工業(yè)的歷史使命[J].水泥,1997,1～5.

[2] 吳中偉.高性能混凝土及其礦物細(xì)摻料[J].建筑技術(shù),1999,30(3):160～163.