论文部分内容阅读
水泥混凝土是目前无砟轨道结构中使用最多的材料之一。水泥混凝土的性能对轨道结构的整体性能起着决定性作用。醇胺类早强剂常被用来作为早强剂、助磨剂等来改善水泥混凝土的力学性能。本研究以硬化水泥净浆为研究对象,通过加入三乙醇胺(TEA)、三异丙醇胺(TIPA)、甲基二乙醇胺(MDEA)和二异丙基乙胺(DIPEA)四种外加剂研究了醇胺类早强剂对硬化水泥浆体力学性能和微观结构的影响。通过测试硬化水泥浆体中水泥水化放热速率、化学结合水量以及氢氧化钙含量的变化,明确了醇胺类早强剂对水泥水化程度的影响规律;采用压汞法与电子扫描显微镜等方法研究了醇胺类早强剂对硬化水泥浆体孔结构和水泥水化产物微观形貌的影响,最终揭示了醇胺类早强剂对水泥石力学性能的影响机理。本文的主要成果和结论如下:(1)低掺量的TEA可以显著提高硬化水泥浆体的早期强度,但降低其后期强度;高掺量的TEA明显降低了各个龄期的强度。低掺量的TEA可以有效延长水泥水化诱导期,促进硅酸盐相水化,提高水泥早期水化程度。当TEA掺量高达1%时,铝酸盐相水化大大提前,硅酸盐相水化被显著抑制,早期水化程度明显降低。同时,由于TEA与钙离子的络合,硬化水泥浆体中晶体CH含量明显下降,大量非晶态CH被发现;水化程度和晶体形貌的改变,明显降低了硬化水泥浆体孔隙率。(2)低掺量的TIPA显著提高了硬化水泥浆体各个龄期的强度;但高掺量的TIPA对各个龄期强度的影响不明显。低掺量的TIPA缩短了水泥水化诱导期,但高掺量的TIPA延长了水泥水化诱导期。TIPA促进了硅酸盐相水化,硬化水泥浆体各个龄期化学结合水量增加,水泥水化程度提高。同时,TIPA使硬化水泥浆体中CH含量明显下降,CH晶体形貌被改变;水化程度和晶体形貌的改变,明显降低了硬化水泥浆体孔隙率。(3)低掺量的MDEA有利于提高硬化水泥浆体的抗压强度与1天龄期的抗折强度,但降低了后期抗折强度;而高掺量的MDEA只提高了早期抗压强度,降低了后期强度,对早期抗折强度无影响。低掺量的MDEA延长了水泥水化诱导期,促进了硅酸盐相水化,提高了水泥水化程度。而高掺量的MDEA缩短了水化诱导期,铝酸盐相水化被提前,硅酸盐相水化被抑制,1天龄期水泥水化程度稍微降低,3天、7天和28天水化程度显著提高。同时,MDEA促使CH晶体由晶态转变为非晶态,水化程度和晶体形貌的改变明显降低了硬化水泥浆体的孔隙率。(4)DIPEA对硬化浆体的力学性能没有明显影响。DIPEA稍微缩短了水泥水化的诱导期,但水泥水化程度基本没有变化。同时,水化产物的微观形貌也没有明显改变,导致硬化水泥浆体的孔结构没有变化。(5)醇胺分子结构中的羟基在改善硬化水泥浆体力学性能时发挥着必不可少的作用。羟基的数量决定了醇胺类早强剂对金属离子的络合能力;羟基的位置决定其附近的空间位阻,影响了醇胺类早强剂络合金属离子的种类。