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本文首先模拟了硬化水泥浆体泛霜的过程以及利用X射线衍射分析了泛霜的组成,总结硬化水泥浆体泛霜的机理。其次,选用不同的水灰比,研究了粉煤灰、硅灰、偏高岭土、氟化铝、碳酸钡对泛霜的抑制作用。利用图像分析法测量试件表面泛霜面积,用试件泛霜面积占总表面面积的百分比评价硬化水泥浆体的泛霜程度。同时分析外掺料和外加剂抑制泛霜的机理,最终找到有效的办法来抑制泛霜。此外,研究了不同粉煤灰掺量下的硬化水泥浆体的孔结构。利用氮吸附法分析了试件的比表面积、平均孔径以及孔径分布,在此基础上得出孔结构与硬化水泥浆体泛霜的关系。
试验结果表明:硬化水泥浆体表面泛霜的主要成分是CaCO3。随着水泥水化的进行,水泥浆体中形成大量的水化产物Ca(OH)2。硬化水泥浆体具有毛细管孔隙结构,毛细孔中的水通过毛细作用,不断往外蒸发。在外界环境的作用下,CO2气体溶解在水中,形成HCO3-、H2CO3以及CO2等,Ca(OH)2与这些离子发生反应,形成不溶于水的CaCO3。同时,硬化水泥浆体中的可溶性物质Ca(OH)2、Na2SO4等盐碱随水分迁移至表面,随着水分的不断蒸发,溶液浓度不断增大,达到饱和之后,在硬化水泥浆体的表面析出白色结晶物质。
外掺料以及外加剂的掺入对泛霜有一定的抑制作用,但不能完全消除泛霜。外掺料的火山灰效应以及微集料效应,降低了孔溶液的碱度,细化了结构孔径,有效地抑制了泛霜。水胶比为0.45时,抑制泛霜的最佳组合是硅灰内掺5％、粉煤灰内掺15％、偏高岭土内掺10％、氟化铝外掺6％、碳酸钡外掺4.4％。
硬化水泥浆体的孔结构与表面泛霜有着密切的关系。毛细孔的量越少,泛霜越少；平均孔径越小,泛霜越少。孔径在10nm以内对泛霜的抑制作用最为明显。