摘要
碱矿渣水泥是一种新型绿色高性能胶凝材料，具有早强快硬、低水化热、抗渗性好、生产成本和能耗低等优点，但同时凝结硬化过快、干燥收缩大等问题限制了其推广应用。目前已有一系列缓凝剂能自由调控碱矿渣水泥凝结时间，但大多对力学性能有严重的负面影响，且缓凝剂对碱矿渣水泥水化动力学过程、微观结构、耐久性和长期性能等方面的影响缺乏系统认识。针对上述问题，本研究以四种碱土金属盐（硝酸钡、乙酸钡、乙酸钙、乙酸镁）和YP-3型缓凝剂作为研究对象，试验研究了这五种盐对碱矿渣水泥凝结时间和力学性能的影响，通过ICP、XRD、FTIR、TG、BSE-EDS、MIP等分析测试方法，研究了缓凝剂对碱矿渣水泥水化动力学过程、水化产物、微观结构以及相关耐久性和长期性能的影响，分析了其作用机理，揭示的主要规律如下： 四种碱土金属盐中硝酸钡和乙酸钡有良好缓凝效果但对强度发展有很大负面影响，二者掺量在0.9%以上时，碱矿渣胶砂3 d强度损失率超过70%，28 d强度损失率超过25%，不宜单独作缓凝组分使用。 由硝酸钡和2%熟料复配而成的YP-3型缓凝剂具有良好缓凝效果，在3.8%掺量内，能在29 h内自由调节碱矿渣水泥凝结时间，胶砂3 d强度随掺量的增加而降低，28 d强度损失率不超过20%。YP-3型缓凝剂掺量为2.9%~3.5%时，碱矿渣水泥初凝时间为31 min~4 h55 min，3 d强度损失率6%~70%，28 d强度无损失。 在2.6%~3.2%的掺量区间，YP-3型缓凝剂使碱矿渣砂浆的干缩减小，干缩最多减小10%。在2.6%~3.8%掺量区间，YP-3型缓凝剂增强了碱矿渣混凝土的抗氯离子渗透性，氯离子迁移系数降低 25%以上，对碱矿渣混凝土的抗碳化性能略有负面影响，28 d碳化深度增幅不超过20%。 在 2.6%~3.8%的掺量区间， YP-3 型缓凝剂使碱矿渣水泥主要水化产物C-(A)-S-H凝胶的Ca/Si比略微增加，平均聚合度下降，碱矿渣水泥硬化体中裂缝减少。YP-3型缓凝剂的作用机理是通过在碱矿渣水泥体系中生成致密沉淀物覆盖在矿渣颗粒表面，阻碍未水化矿渣颗粒与碱组分之间的反应，使矿渣解体和各类离子的溶出速率减慢，水化各阶段反应速率下降，水化过程平稳进行，从而改变水化产物的结构和生成量以及硬化体的微观结构，最终影响凝结时间、强度和耐久性等相关性能。
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