掺纳米二氧化硅的碱激发水泥标准稠度用水量的试验.docx
福州大学实验报告课程名称：新型建筑材料实验名称：掺纳米二氧化硅的碱激发水泥标准稠度用水量的试验试验项目：掺纳米二氧化硅的碱激发水泥标准稠度用水量的试验一、试验目的(1)根据现有文献和普通硅酸盐水泥设计规范，设计掺纳米二氧化硅(NS)的碱激发水泥净浆的标准稠度用水量试验。(2)研究纳米二氧化硅的掺量和锲矿比对碱激发水泥标准稠度用水量的影响。二、试验材料(1)矿渣：本试验所用矿渣由泰宇混凝土厂提供，S95级别，见图1。矿渣主要化学成分见表1.（2）银渣：本试验所用银渣由福建源鑫集团提供，比表面积为425.6m2kg,见图2。银渣主要化学成分见表2.（3）氢氧化钠：由天津市恒兴化学试剂制造有限公司生产，为颗粒状，分析纯AR,纯度大于96.0%,见图3。（4）水玻璃：由品杰仪器有限责任公司提供，其中Na2SiO3固体含量为36.0%,SiO2含量为27.22%,NazO含量为8.78%,模数为3.3。加入NaoH将模数调至1.4,见图4。（5）纳米二氧化硅：分析纯：纯度99.5%。平均粒径为15nm,见图5。（6）拌合用水：采用福州市闽侯县市政自来水。图1矿渣图2银渣图3氢氧化钠图4水玻璃图5纳米二氧化硅表1矿渣主要化学成分氧化物SiO2CaOAl2O3MgOCO2SiO2TiO2K2OMnO其他含量(%)30.8037.9112.738.214.891.811.300.690.641.02表2银渣主要化学成分氧化物SiO2CaOAl2O3MgOCO2SiO2TiO2K2OMnO其他含量(%)24.8932.1517.469.612.662.241.180.410.399.01三、试验环境称量、拌合、入模等制备操作所处环境为室外自然条件，气温为2630C,空气相对湿度RH为7080%。四、试验方法4.1掺纳米二氧化硅的碱激发水泥标准稠度用水量的配合比设计。根据国内外参考文献和己有研究，设计碱激发水泥配合比。试验变量为纳米二氧化硅的掺量和锲矿比。纳米二氧化硅掺量分别为胶凝材料质量的0、1%、2%、3%；银矿分别为1：0,3:7,7:3,0:1o定义锲矿比1:0为N组，锲矿比7:3位K组，银矿比3:7位M组，银矿比0:1为S组。每组纳米二氧化硅的掺量从03%。前期强度试验结果得出，纳米二氧化硅的掺量为1%时，N、K、M、S组力学性能均最好。因此根据前期强度试验结果，并考虑成本等问题，优化得出7组配合比来进行标准稠度用水量的试验，分别为MO、Ml、M2、M3、SI、KI、NI,配合比见表3,单位为g,NS表示纳米二氧化硅。由于碱激发水泥在国内还没有相关的规范，本试验的标准稠度用水量试验方法参照规范普通硅酸盐水泥水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法(GB/T1346-2011)。根据规范要求，取胶凝材料总量为500go胶凝材料=矿渣+锲渣+水玻璃中的固体+纳米二氧化硅。表3试验配合比(g)编号矿渣镇渣水玻璃NSMO308.79132.340Ml305.7131.024.41M2302.62129.698.82M3299.53128.37142.1313.23Sl436.7204.41Kl131.02305.74.41Nl0436.724.414.2. 试验步骤4.2.1 试验前准备工作1、维卡仪的滑杆能自由滑动。试模和玻璃板用湿布擦湿，讲试模放在底板上。2、调整试杆接触玻璃板时指针对准零点。3、搅拌机运行正常。4.2.2 水泥净浆的拌制1、用湿布擦湿搅拌锅和搅拌叶片；2、将拌合水倒入搅拌锅内；3、在IOS内将称量好的矿渣、银渣和纳米二氧化硅加入水中，防止溅出。将配置好的水玻璃溶液加入混合物中，4、先低速搅拌120s,停15s,将叶片和锅壁上的水泥浆刮入锅中间，接着高速搅拌120s停机。5、立即取适量的水泥净浆一次性装入已置于玻璃底板的试模中，使浆体超过试模上端，用宽约25mm的直边刀拍打超出试模部分的浆体，排除孔隙。然后刮掉多余净浆，使表面光滑。6、迅速将试模和底板移到维卡仪上，并使其中心定在试杆下，降低试杆使其与水泥净浆表面接触，拧紧螺丝ls2s后,突然放松,使试杆垂直自由地沉入水泥浆中.7、在释放试杆30s时记录试杆与底板的距离，升起试杆后，立即擦净。4.2.3 注意事项和判别标准整个试验操作应在搅拌后1.5min内完成。以试杆沉入净浆并距底板6mm±1mm的水泥净浆为标准稠度净浆。其拌合水量为碱激发水泥的标准稠度用水量(P),按水泥质量百分比计。五、试验结果试验结果如表4、图6和图7所示。表4标准稠度用水量试验结果编号矿渣银渣水玻璃NS标准稠度用水量水胶比MO313.5134.40.0125.00.250Ml310.4133.04.5127.00.254M2307.2131.78.9130.00.260M3304.1304.113.4132.50.265Sl443.40.04.5129.00.258Kl133.0310.44.5116.00.232Nl0.0443.4144.34.5105.00.210134-2 2 8 63 3 2 21111(6) O=Bc Eal5baJ J9EM124-1111r0123NSreplacementratio(%)图6标准稠度用水量随NS掺量的变化的规律100-111-11050100Nickelslagreplacementratio（%）图7标准稠度用水量随银矿比变化规律六、试验数据分析通过改变银矿比（0:1、3:7、7:3,1:0）研究不同锲矿比对碱激发水泥各项性能的影响,采用内掺法，纳米材料的掺量为胶凝材料的0%、1%、2%和3%。设计16组配合比，根据强度试验结果，选取7组最优配合比，进行标准稠度用水量的试验。图6描述了M组（锲矿比3：7）,标准稠度用水量与NS掺量的关系。可以看出，随着NS掺量从O增加到3%时，标准稠度用水量一直呈现上升的趋势。这是因为NS的平均粒径为15nm,比胶凝材料的其它组分都要小，当等质量替代时，相同质量的NS比相同质量的其它胶凝材料吸水性更强，因此，在达到规范要求的标准稠度时，NS量越多，用水量就越多。最优组(1%)比对照组(0%)标准稠度用水量增加了2g,提高了大约1.6%。NS掺量最大的组(3%)比对照组(0%)标准稠度用水量增加了7.5g,提高了大约6%。NS掺量最大的组(3%)比最优组标准稠度用水量增加了5.5g,提高了大约4.4%。图7描述了NS掺量为1%,四组标准稠度用水量随银矿比的变化规律。可以直观的看出，随着银矿比提高，即银渣的掺量增多时，标准稠度用水量呈现下降的趋势。纯矿渣组最多，纯银渣组最低。胶凝材料的活性跟与其中的硅氧键与钙氧键密切相关。由表1和表2的矿渣、银渣化学成分对比可知，矿渣的活性较银渣来说更高，这一点从力学性能试验也可以看出，NS掺量相同的情况下，矿渣越多，强度越高。因为矿渣的活性高，因此矿渣较银渣反应更快，水化反应提前。在达到规范要求的标准稠度时，矿渣消耗的水比银渣更多，所以标准稠度用水量随银矿比提高而降低。纯矿渣组Sl组比Ml组(银矿比3：7)提高了1.58%oMl(银矿比3：7)比纯银渣组NI提高了20.95%。纯矿渣组Sl比纯银渣组Nl提高了22.86%。对比可知，银渣的需水量比矿渣降低了五分之一还多。七、结论综合以上试验结果和分析，可以得到结论：1银矿比相同的情况下，标准稠度用水量随NS掺量的增多而增多2.纳米二氧化硅掺量相同的情况下，标准稠度用水量随银矿比的提高而减少。
