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碳化作用下固化氯离子失稳特性研究

混凝土与水泥制品 2012年第8期 5-8页

作者：龚傲龙郭万里孙朴熊瑶河海大学大禹学院南京210098

通过在拌合水中预先引入不同数量的氯离子,成型净浆,由溶出法测试碳化前后自由氯离子含量,并利用X-射线衍射方法(XRD)分析碳化前后净浆物相组成,研究了在碳化作用下固化氯离子的稳定性。结果表明,混凝土中氯离子结合满足Tuutti提出的线... 详细信息

通过在拌合水中预先引入不同数量的氯离子,成型净浆,由溶出法测试碳化前后自由氯离子含量,并利用X-射线衍射方法(XRD)分析碳化前后净浆物相组成,研究了在碳化作用下固化氯离子的稳定性。结果表明,混凝土中氯离子结合满足Tuutti提出的线性吸附关系;固化氯离子并不牢固,在碳化作用下会释放;当碳化使混凝土的pH值降为11.5时,70%以上的固化氯离子会被释放;矿物掺合料具有提高胶凝材料中固化氯离子稳定性的作用;XRD分析证实了碳化会使水泥石中Friedel盐分解,由此造成固化氯离子的释放。

关键词：混凝土耐久性固化氯离子碳化失稳特性

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三乙醇胺对水泥基材料固化氯离子性能的影响

三乙醇胺对水泥基材料固化氯离子性能的影响

作者：腾一标河南理工大学

学位级别：硕士

海工环境下混凝土常常因钢筋锈蚀发生结构破坏导致服役年限降低,钢筋锈蚀的主要原因是氯盐侵蚀。目前主要通过提升水泥基材料固化氯离子能力或降低外部氯离子渗入混凝土内部速率两种方式来提升混凝土的耐氯盐腐蚀性能。本文研究了三乙醇... 详细信息

海工环境下混凝土常常因钢筋锈蚀发生结构破坏导致服役年限降低,钢筋锈蚀的主要原因是氯盐侵蚀。目前主要通过提升水泥基材料固化氯离子能力或降低外部氯离子渗入混凝土内部速率两种方式来提升混凝土的耐氯盐腐蚀性能。本文研究了三乙醇胺(TEA)对水泥基材料固化氯离子性能的影响规律。重点研究了TEA对水泥-偏高岭土、水泥-矿渣和水泥-粉煤灰体系固化氯离子性能的影响。研究了TEA对辅助胶凝材料偏高岭土、矿渣、粉煤灰离子溶出的影响规律,建立了离子溶出规律与固化氯离子性能之间的关系。通过微观测试分析揭示了TEA对水泥基材料固化氯离子性能的影响机理。主要研究成果如下:(1)TEA掺量增加,水泥-偏高岭土、水泥-矿渣和水泥-粉煤灰体系固化氯离子能力先增加后降低。TEA掺量分别为0.03%、0.05%、0.03%时,三种水泥基体系固化氯离子量达到最大值,相应28d抗压强度分别提高23%、31%和36%。TEA对水泥基材料固化氯离子性能与力学性能呈现一致的影响规律。(2)TEA提高了偏高岭土、矿渣和粉煤灰中铝离子、铁离子、硅离子的溶出量,离子溶出量随TEA掺量的增加而增加。铝离子、铁离子和硅离子溶出总量越大,水泥基材料固化氯离子的能力越强。水化28d时,三种水泥基体系中离子溶出总量分别提高88.3%、41.8%、208.9%,相应氯离子固化量分别提高了32.7%、40.1%、34.2%。(3)TEA提高了水泥基材料化学结合和物理吸附氯离子的能力。孔隙溶液中铝、铁离子参与化学反应生成AFm,AFm和氯离子反应生成Friedel盐,TEA提高了孔隙溶液中铝、铁离子的浓度,促进了水泥基材料中Friedel盐的生成。孔隙溶液中的硅离子参与化学反应生成C-S-H凝胶,凝胶通过双电层作用物理吸附氯离子,TEA提高了孔隙溶液中硅离子的浓度,促进了水泥基材料中C-S-H凝胶的生成。本文图48幅、表30个、参考文献117篇。

关键词：固化氯离子三乙醇胺促溶辅助胶凝材料铝相 Friedel盐 C-S-H凝胶

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C4AF矿物固化氯离子规律的研究

C4AF矿物固化氯离子规律的研究

作者：薛江伟河南理工大学

学位级别：硕士

随着海洋发展战略地位的日益提升,海洋工程建设迎来新的发展时期,海工混凝土的使用量也显著增长。然而,目前海工环境下混凝土受氯离子侵蚀严重,耐久性面临严峻的挑战。因此,本文系统研究了硅酸盐水泥中CAF矿物固化氯离子的规律。1.研究... 详细信息

随着海洋发展战略地位的日益提升,海洋工程建设迎来新的发展时期,海工混凝土的使用量也显著增长。然而,目前海工环境下混凝土受氯离子侵蚀严重,耐久性面临严峻的挑战。因此,本文系统研究了硅酸盐水泥中CAF矿物固化氯离子的规律。1.研究了石膏对CAF水化浆体固化氯离子性能的影响。发现CAF水化产物水榴石(C(A,F)H)能和氯盐直接反应生成Friedel’s盐,具有较强的固化氯离子能力;当掺入石膏后,CAF和石膏发生水化反应生成单硫型水化硫铝酸钙(AFm),且随着石膏掺量的增加,AFm生成量逐渐增多。受氯离子侵蚀后,氯离子置换出AFm中的硫酸根离子,生成Friedel’s盐,随着石膏掺量的增加,Friedel’s盐生成量逐渐减少。氯离子不能完全置换AFm中的硫酸根离子,AFm通过置换反应固化氯离子的能力弱于C(A,F)H与氯盐直接反应生成Friedel’s盐的能力。2.研究了镁掺杂对CAF水化浆体及其固化氯离子性能的影响。发现镁主要固溶在CAF矿物中的钙位和铁位,固溶度小于2%,过量的镁以游离氧化镁的形式存在;镁掺杂能够提升CAF水化浆体固化氯离子的能力,随着镁掺量的增加,CAF水化浆体固化氯离子的能力越来越强。镁掺杂促进CAF的烧成,水化产物C(A,F)H生成量增加,Friedel’s盐生成量增加;只有固溶在Ca位的Mg参与C(A,F)H固化氯离子向Friedel’s盐的转化;以游离氧化镁形式存在的镁水化生成了MgAl(OH)·3HO,其较大内比表面积的层状结构有助于吸附更多的氯离子,促进了Friedel’s盐的生成。3.研究了CAF含量对水泥浆体固化氯离子性能的影响。发现CAF含量提高时,水泥浆体固化氯离子的能力提升,CAF含量在23.59%时,水泥水化浆体化学固化氯离子能力最强,CAF含量在20.11%时,水泥试块抗压强度最高。综合考虑氯离子固化量及水泥力学性能,CAF含量在16%左右最佳。论文共含图37幅,表15个,参考文献91篇。

关键词： C4AF 固化氯离子 Friedel’s盐石膏镁掺杂水泥 C3(A,F)H6 单硫型水化硫铝酸钙

水泥种类、矿物掺合料、水胶比对固化氯离子的影响

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商品混凝土 2015年第6期 26-29页

作者：郑捷上海建工材料工程有限公司上海200041

本文在国内外学者试验研究的基础上分析了水泥种类、矿物掺合料、水胶比对固化氯离子的影响,同时阐述了弯曲度与氯离子扩散系数之间、水胶比与氯离子临界浓度之间的关系。

关键词：固化氯离子固相化氯离子吸附 F盐矿渣微粉粉煤灰微硅粉水胶比氯离子临界浓度

天然沸石内养护水泥基材料氯离子固化性能及优化研究

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天然沸石内养护水泥基材料氯离子固化性能及优化研究

作者：吴忠震河北大学

学位级别：硕士

天然沸石可以有效降低水泥基材料的收缩,提高其抗压强度,但是天然沸石内养护技术对水泥基材料中的氯离子固化性能的影响尚不清楚。本文研究了天然斜发沸石内养护水泥浆体中氯离子的固化行为,并对天然斜发沸石进行壳聚糖改性,以实现氯离... 详细信息

天然沸石可以有效降低水泥基材料的收缩,提高其抗压强度,但是天然沸石内养护技术对水泥基材料中的氯离子固化性能的影响尚不清楚。本文研究了天然斜发沸石内养护水泥浆体中氯离子的固化行为,并对天然斜发沸石进行壳聚糖改性,以实现氯离子固化性能提升。主要内容如下:首先,研究了天然斜发沸石与氯化钠的相互作用,包括氯化钠对斜发沸石孔结构、化学键和火山灰活性的影响,以及斜发沸石对钠离子的交换行为和对氯离子的吸附行为。然后,研究了斜发沸石内养护水泥浆体中的氯离子固化行为,测试了氯盐-斜发沸石-水泥浆体中的沸石火山灰反应度、水泥水化度、孔结构、抗压强度以及氯离子固化量。最后,对天然斜发沸石进行壳聚糖改性,并研究了壳聚糖改性沸石内养护水泥浆体的氯离子固化性能,测试了壳聚糖改性斜发沸石化学键特征、孔结构、吸水性能、氯离子吸附性能以及火山灰活性,通过X射线衍射技术(XRD)和热重分析(TG-DTG)测量了改性沸石-水泥浆体中的相组成和Friedel's盐含量。研究结果表明:(1)斜发沸石可以与钠离子发生离子交换,以及吸附氯离子,随着溶液p H值的升高,斜发沸石的钠离子交换性能和氯离子吸附性能下降。氯化钠可以提高斜发沸石的孔径与孔含量,对斜发沸石的矿物成分并未产生明显影响。氯化钠能提高斜发沸石的火山灰活性。(2)斜发沸石内养护提高了水泥浆体的氯离子固化性能。在斜发沸石内养护条件下,SAC试件中氯离子固化量高于OPC试件,这与普通养护条件下的氯离子固化性能相反。在内掺氯化钠条件下,斜发沸石内养护降低了钙矾石的含量,但提高了OPC材料中Friedel's盐的含量,在SAC材料中,斜发沸石内养护提高了钙矾石和C-S-H凝胶的含量,但抑制了Friedel's盐的产生。(3)壳聚糖改性处理提高了斜发沸石的氯离子吸附性能以及吸水性能,四种材料在水中吸附氯离子能力和吸水性能均表现为:C-HCZ>C-CZ>C+Z>Z。壳聚糖改性斜发沸石内养护促进了水泥浆体中氯离子化学结合性能。另外盐酸活化处理降低了氯离子化学结合性能,提高了水化产物和未水化的壳聚糖改性斜发沸石对游离氯离子的物理吸附性能。

关键词：斜发沸石壳聚糖固化氯离子离子交换-吸附水泥水化度火山灰反应

钙铝水滑石在胶凝材料中的氯离子固化性能研究

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钙铝水滑石在胶凝材料中的氯离子固化性能研究

作者：岑文飞沈阳建筑大学

学位级别：硕士

水泥混凝土由于其公认的价格低廉、适用范围广、易于浇注与成型、耐久性能良好的优点,在过去的100年中,几乎覆盖了房屋、公路、桥梁、机场、轨道交通、水利设施、海洋工程等基础设施建设及军事工程等领域,可以说,没有混凝土就没有今天... 详细信息

水泥混凝土由于其公认的价格低廉、适用范围广、易于浇注与成型、耐久性能良好的优点,在过去的100年中,几乎覆盖了房屋、公路、桥梁、机场、轨道交通、水利设施、海洋工程等基础设施建设及军事工程等领域,可以说,没有混凝土就没有今天的世界。但是在应用的过程中传统水泥混凝土的缺陷也越来越多地暴露出来,集中体现在耐久性方面。氯离子渗透是影响钢筋混凝土结构耐久性的主要问题之一。因此,固化混凝土中的氯离子已成为钢筋混凝土结构中钢筋腐蚀研究的一个重要方面。本文以制备的铝酸三钙(CA)和四水硝酸钙为原料制备钙铝硝酸根型水滑石(CALN)。通过模拟孔溶液实验、棕色环实验和钢筋失重率实验以及X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、综合热分析(TGA-DSC)等测试技术来验证制备的钙铝硝酸根型水滑石(CALN)的性能。研究了钙铝硝酸根型水滑石在水泥基胶凝材料和碱激发胶凝材料中的氯离子固化行为,并利用COMSOL模拟软件模拟氯离子在CALN-混凝土中的渗透行为。通过以上研究得出了以下结论:(1)CALN的最佳制备工艺为CA和四水硝酸钙按质量比为1.5:1,搅拌温度20～30℃,搅拌时间1h,合成温度70℃,合成时间8h,烘干温度105℃所制得。制备的CALN能有效固化氯离子,形成了一种稳定的化学结构,在氯盐环境中,钢筋失重率是原来的1/10。(2)CALN在水泥中掺量为3%时,与空白样品相比,抗压强度提高了21.9%。在0.5mol/L～0.7mol/L的氯化钠溶液中,其固化氯离子能力提升了15.7%～25.2%。其电通量减少了27%。基于COMSOL模拟结果,当混凝土掺入CALN后,无论处于压应力状态还是拉应力状态,自由氯离子在混凝土中的扩散深度都有所降低。(3)在碱激发材料中,随着CALN掺量的增加,碱激发材料抗压强度也随之提高。其中,当CALN掺量4%时,抗压强度发展最好,与空白样品的抗压强度相比,提高47.64%。当CALN掺量4%时,碱激发材料的氯离子固化性能提升不大。

关键词：水滑石水泥碱激发固化氯离子

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铜离子掺杂对高铁低钙水泥熟料性能的影响

硅酸盐通报 2020年第2期39卷 396-401页

作者：赵美程饶美娟邓青山陶永征武汉理工大学理学院武汉430070 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070

基于C4AF可以提高水泥基材料的抗蚀性,以高铁低钙水泥熟料为研究对象,掺入不同含量的CuO,通过对熟料及其水化产物进行X射线衍射(XRD)、水化热、抗压强度、非蒸发水含量和固化氯离子能力等测试,探究Cu2+对高铁低钙水泥熟料水化性能与氯... 详细信息

基于C4AF可以提高水泥基材料的抗蚀性,以高铁低钙水泥熟料为研究对象,掺入不同含量的CuO,通过对熟料及其水化产物进行X射线衍射(XRD)、水化热、抗压强度、非蒸发水含量和固化氯离子能力等测试,探究Cu2+对高铁低钙水泥熟料水化性能与氯离子吸附固化能力的影响。结果发现,适量CuO的掺入促进了高铁低钙水泥熟料中C4AF的生成,降低了熟料液相的粘度,有利于C3S的晶粒生长,有利于提高高铁低钙水泥熟料的水化活性和固化氯离子能力,最佳掺量为0.2wt%。

关键词：高铁低钙水泥熟料铜离子掺杂水化性能固化氯离子

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高抗氯离子侵蚀海砂混凝土的制备及性能研究

高抗氯离子侵蚀海砂混凝土的制备及性能研究

作者：王云武汉理工大学

学位级别：硕士

沿海地区工程所用混凝土中大量使用氯离子含量高的海砂,而且混凝土长期服役高温高盐高湿的不利环境中,导致混凝土的抗氯离子侵蚀性能差,结构中钢筋易锈蚀。因此研制出一种高抗氯离子侵蚀海砂混凝土对于提高沿海工程的抗氯离子侵蚀性能... 详细信息

沿海地区工程所用混凝土中大量使用氯离子含量高的海砂,而且混凝土长期服役高温高盐高湿的不利环境中,导致混凝土的抗氯离子侵蚀性能差,结构中钢筋易锈蚀。因此研制出一种高抗氯离子侵蚀海砂混凝土对于提高沿海工程的抗氯离子侵蚀性能及耐久性具有重要意义。本文选用最常用的矿粉和粉煤灰作为矿物掺和料,制备了低引气缓释型减水剂和多功能优胶剂改善混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能。本研究首先探索矿物掺和料对海砂混凝土工作性能和抗压强度的影响。发现在海砂混凝土中复掺矿粉和粉煤灰,对海砂混凝土的工作性能和抗压强度产生了显著影响。矿粉对海砂混凝土的工作性能的改善不如粉煤灰,但是粉煤灰的掺入会降低混凝土的早期强度。当在海砂混凝土中掺入30%矿粉和20%粉煤灰,海砂混凝土的工作性能和抗压强度最优。本研究通过探索各因素对减水剂分散性能及引气性能的影响,发现当聚合浓度为50%时,链转移剂用量为0.7%,氧化还原比为1:2时,所制得的低引气缓释型减水剂分散性能、分散保持性能及引气性能最优。所制得的低引气缓释型减水剂各项性能指标均满足国家标准对减水剂的要求。与市场上的减水剂产品相比较,自制减水剂具有掺量低、高保坍、低引气等方面的优点。本研究制备出了含有氯离子固化组分和胶凝材料优化组分的多功能优胶剂。通过对多功能优胶剂基本性能的测试发现,多功能优胶剂具有改善新拌混凝土泌水现象,增强混凝土7d、28d抗压强度,降低混凝土中自由氯离子含量等方面特性。本文研究发现,在不同环境氯离子浓度下,不同氯离子引入方式的海砂混凝土的氯离子固化能力不同。由拌合水引入氯离子方式下,氯离子在混凝土中均匀分散,氯离子固化比更大。海砂混凝土固化氯离子比存在一限值。环境氯离子浓度会对海砂混凝土中氯离子分布产生显著影响。当环境氯离子浓度高时,混凝土内外的氯离子浓度差大,梯度越明显,导致氯离子在混凝土中的扩散作用越加明显,扩散速率也越大。环境氯离子浓度会对海砂混凝土电通量产生显著影响。环境氯离子浓度比较高时,相应的迁移电量也较高,也就是说混凝土的抗氯离子渗透性能越差,混凝土的渗透越大。本研究制备的高抗氯离子侵蚀混凝土与普通混凝土的微观结构形貌有着显著的差异。普通混凝土中大孔径孔洞多,结构较为疏松,而在高抗氯离子侵蚀混凝土中孔隙被细化,大孔径孔洞要少,出现的大多是小孔径孔隙,结构更为致密。本研究制备的高抗氯离子侵蚀混凝土,具备了高抗氯离子侵蚀的性能,达到了预期目标,对加强我国沿海地区混凝土建筑工程的耐久性具有一定的意义。

关键词：抗氯离子侵蚀海砂混凝土固化氯离子迁移电量

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富铁磷铝酸盐水泥的抗侵蚀及冲磨性能研究

富铁磷铝酸盐水泥的抗侵蚀及冲磨性能研究

作者：张文龙济南大学

学位级别：硕士

富铁磷铝酸盐水泥(PAC)是由磷铝酸盐水泥发展而来的一种新型特种水泥,通过提高水泥熟料体系中的FeO含量而使其具有煅烧温度低和早强高强等优点。本论文主要研究了富铁PAC的Cl固化性能、干湿循环下抗Cl传输性能,复掺硅灰与粉煤灰后的抗C... 详细信息

富铁磷铝酸盐水泥(PAC)是由磷铝酸盐水泥发展而来的一种新型特种水泥,通过提高水泥熟料体系中的FeO含量而使其具有煅烧温度低和早强高强等优点。本论文主要研究了富铁PAC的Cl固化性能、干湿循环下抗Cl传输性能,复掺硅灰与粉煤灰后的抗Cl渗透性、抗SO侵蚀性和抗冻性及抗冲磨性能。利用XRD、SEM、MIP等测试手段对水泥硬化浆体的微观结构和形貌进行分析表征,并阐明水泥性能改善的原因。主要结论如下:(1)普通硅酸盐水泥(OPC)、硫铝酸盐水泥(SAC)和PAC在水化28d后的Cl固化率分别为21.92%、19.85%和26.32%,PAC具有更加优异的Cl固化性能;富铁PAC的CA、磷铝酸钙、CAF等铝酸盐和CP矿相均可以化学键合形式对Cl进行固化,分别主要形成Friedel盐(3CaO·AlO·CaCl·10HO)和氯磷灰石(Ca(PO)Cl),体系中化学键合Cl的数量为22.69%,远高于SAC的6.18%和OPC的12.85%,且固化态Cl稳定性较高。Cl浓度越高,富铁PAC水化硬化浆体对Cl的固化能力越大,内掺Cl含量为1.0%时富铁PAC的Cl固化率最高,为27.94%;不同水化龄期试样Cl固化能力不尽相同,内掺Cl质量分数越小,不同水化程度所引起的这种差异愈大并随着水化程度增加而增加。富铁PAC可以大量高效化学固化Cl,有效屏蔽Cl对钢筋的直接侵蚀。(2)干湿循环的环境条件下,Cl在水泥混凝土中的传输速率远大于全浸润状态下的离子传输速率;富铁PAC的孔隙率较小,在干湿循环环境下的抗Cl传输能力大于SAC和OPC。Cl在水泥混凝土内部扩散传输存在着普遍规律性,遵循Fick第二定律;干湿循环环境下,根据扩散定律可得OPC、SAC和富铁PAC的90d有效扩散系数分别为3.08×10mm/s、2.33×10mm/s和1.82×10mm/s,Cl在富铁PAC的扩散速率缓慢;通过引用传质模型预测实际工程中结构的服役寿命,可得OPC和SAC混凝土结构中钢筋表面Cl含量达到临界浓度的时间t为21.5和27.9年,富铁PAC为原材料的钢筋混凝土结构在复杂的海洋环境中的服役年限较高,为36.7年。(3)富铁PAC-粉煤灰-硅灰三元胶凝材料体系中,硅灰比表面积极高,可以吸附大量自由水,使标准稠度需水量增加;当粉煤灰掺量为固定的9%,硅灰掺量越多相应富铁PAC熟料越少,胶凝材料体系水化程度降低,外在表现为水泥的凝结时间增加;当硅灰的掺量在2%、4%和6%时,富铁PAC硬化浆体的Cl电通量依次为315、264和323C,抗SO侵蚀系数分别为1.20、1.23和1.00,150次冻融循环后其抗压强度分别为41.18、45.12和39.70MPa;当硅灰掺量高于6%时,试件的抗Cl渗透性、抗SO侵蚀性和抗冻性开始大幅下降,当硅灰掺量达到12%时,电通量上升为572C,抗硫SO侵蚀系数下降到0.362,冻融循环100次后抗压强度仅为31.54MPa;硅灰的颗粒细度较小,可以在水泥硬化浆体中起到物理填充作用,使水泥硬化浆体的孔结构得到改善,提高抗Cl渗透能力和抗SO侵蚀性能,同时降低冻融循环过程的静水压力使得抗冻性提高,同时硅灰与水泥水化产物反应生成水化硅铝酸钙,从而使水泥硬化浆体强度提高;当硅灰掺量过多时,由于熟料相应减少造成水化产物不足,硅灰与粉煤灰活性难以在富铁PAC低碱体系激发,导致硬化水泥浆体致密度降低,硅灰最佳掺量范围在2%%,此时含粉煤灰富铁PAC硬化浆体的耐久性较好。(4)富铁PAC、OPC与SAC水化龄期28d的冲击延性指标分别为2.5、1.95和2.13,水化龄期90d的抗冲磨强度分别为44.76 h/(g/cm)、36.17 h/(g/cm)和38.35h/(g/cm),相比OPC与SAC,富铁PAC具有更优异的抗冲磨性能;富铁PAC致密结构会阻碍裂缝的继续发展,体系抗磨损剥落能力强,同时可以承受部分摩擦荷载,使得水泥浆体抗冲磨性能提高;富铁PAC的磨损率随磨损剂含量的增加而增加,基本呈线性关系;适量掺入硅灰可以提高含粉煤灰富铁PAC硬化浆体的抗冲磨性能,硅灰中的无定型二氧化硅,与富铁PAC体系中的铝酸盐水化产物反应生成板状的水化硅铝酸钙,改善了浆体的面结构和水泥受力时的应力分布情况,同时硅灰可以增加结构的密实性,使水化硬化浆体抗冲磨性能提高,当硅灰掺量为4%、粉煤灰掺量为9%时,试件的抗冲击延性指标和抗冲磨强度具有最高值,分别为2.9259和50.63 h/(g/cm)。

关键词：富铁磷铝酸盐水泥固化氯离子抗侵蚀辅助胶凝材料抗冲磨