①高贝利特水泥熟料与硅酸盐水泥熟料复合体系的性能研究□□王晶,隋同波,文寨军,范磊,张忠伦(中国建筑材料科学研究院,北京100024)摘要:研究了HBC熟料与PC熟料复合体系适宜的石膏种类、掺量及最佳粉磨细度,复合后的HBC-PC熟料复合体系具有较低的水化热、良好的后期强度及强度增进率。关键词:高贝利特熟料;硅酸盐熟料;复合体系;水泥性能高、耐久性好的贝利特矿物(C2S)为主,其含量在50%以上。本文对HBC与PC熟料复合体系适宜的复合比例、适宜的石膏种类及掺量和最佳粉磨细度进行了系统的研究,所制备的HBC-PC熟料复合体系不仅水化热较PC低10%以上,而且复合体系具有良中图分类号:TQ172.1文献标识码:A引言高贝利特水泥(HighBeliteCement,简称HBC)与通用的硅酸盐水泥(PC)同属硅酸盐水泥体系,即熟料矿物由C3S、C2S、C3A和C4AF组成。二者的区别在于高贝利特水泥熟料是以水化热原材料所用原材料的化学成分见表1,熟料的性能检验结果见表2。1表1原材料的化学成分%表2熟料的物理性能试验结果将破碎至粒度<20mm的HBC熟料和PC熟料分别混匀,随后按预先设计的比例配料,在标准实验球磨机中共同粉磨至一定的细度,控制比表面360±20m2/kg,水泥中SO3含量为2.6%±0.2%。()所制得的水泥进行砂浆强度、凝结时间、标准稠度需水量、水化热等物理性能测试。除胶砂强度试验外,均采用现行的国家标准方法(GB1346—2001、GB12959—1991等)。水泥胶砂强度的试验方法实际上也与GB17671—1999基本相同,灰砂比1:3、水灰比W/C=0.50,唯一差别在于采用由4cm×4cm×16cm标准试模加工改造而成的4cm×4cm×4cm试模成型。试验结果见表3、图1和图2。试验结果表明,当HBC熟料与PC熟料复合时,随着HBC熟料复合比例的增加,复合体系水泥的早2熟料复合体系的性能2.1HBC-PC熟料复合体系的适宜比例在硅酸盐水泥熟料与高贝利特水泥熟料的复合过程中,如果高贝利特水泥熟料的比例较少,阿利特水泥熟料的比例相对较多,则不能起到降低复合体系水化热的效果;如果高贝利特水泥熟料的比例过高,阿利特水泥熟料的比例相对较少,则早期强度的增进效果就会降低。因此,首先需要确定硅①基金项目:973国家重点基础研究发展规划项目(2001CB610702)品种标准稠度用水量/%凝结时间/(h∶min)流动度/mm抗折强度/MPa抗压强度/MPa初凝终凝3d7d28d3d7d28dHBC23.23∶003∶301383.44.28.412.319.652.1PC24.42∶052∶451274.46.78.424.037.655.5编号烧失量SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgOSO3fCaONa2OK2O∑HBC熟料0.8123.944.524.9161.941.281.170.650.250.3599.82PC熟料0.7422.283.315.3363.802.920.340.550.060.4299.75二水石膏1)20.4313.161.323.5326.621.8532.78———99.69硬石膏8.031.330.330.4538.192.2549.01———99.591)结晶水14.92%。表3HBC熟料与PC熟料复合体系的性能试验结果表4高贝利特水泥与硅酸盐水泥的水化温升温升425号低热矿渣水泥1525号中热水泥22)525号中热水泥标准值。根据研究结果,将高贝利特水泥熟料与硅酸盐水泥熟料的复合比例定为50∶50,在标准实验球磨机中粉磨至比表面积(360±20)m2/kg,然后配入不同种类及掺量的石膏细粉进行物理性能检验,以研究和优化HBC-PC熟料复合体系的适宜石膏种类及掺量,试验结果见图3、图4。图1HBC与PC复合水泥的强度图3不同二水石膏掺量下HBC与PC复合水泥的强度图2HBC与PC熟料复合的水化热约5～10MPa,表现出良好的后期强度及强度增进率。当HBC熟料的复合比例在50%～80%时,由HBC熟料与PC熟料复合所得水泥的3d、7d水化热低于PC10%～20%,当HBC的复合比例在50%时,其水化极限温升值为11.1℃,与HBC的极限温升值9.6℃相近,远低于PC的水化绝热温升值14.4℃(见表4)。这主要是由于在粉磨过程中,因两种熟料的易磨性不同而产生了选择性粉磨,由此产生了复合体系水泥矿物水化速度的差异所致。因此,综合考虑强度和水化热,当HBC熟料与PC熟料图4不同硬石膏掺量下HBC与PC复合水泥的强度试验结果表明,以二水石膏作缓凝剂时,SO3含量变化对水泥凝结时间及工作性的影响不大。说明掺二水石膏的HBC-PC熟料复合体系,即使水泥中SO3较低(约1.5%),从缓凝效果上看已经足够。掺二水石膏时,水泥的3d和7d强度随着水泥中SO3含量的增加而逐步提高,在SO3含量为2.0%...