摘 要

本文对比研究工业萃取出的C₃A和高温合成的C₃A的区别，并且选用C₃A-CaSO₄体系，研究温轮胶对其水化过程的影响，通过测定温轮胶掺入后C₃A-CaSO₄体系水化过程中离子浓度变化、吸附量、Zeta电位的变化以及掺C₃A-CaSO₄体系水化产物微观形貌与形成量的变化，从而表征温轮胶对工业萃取C₃A-CaSO₄体系和高温合成C₃A-CaSO₄体系水化过程的影响。

研究结果表明：

( 1) 温轮胶具有优异的环境适应性，且温轮胶对水泥浆体具有良好的增稠、抗分层的性能。

( 2) 与高温烧成的C₃A相比，工业萃取的C₃A结构蓬松，表面粗糙，具有更多的缺陷因此工业萃取的C₃A活性比高温烧成的C₃A的活性大，所以工业萃取的C₃A-CaSO₄的水化较快。

( 3) 温轮胶对高温合成的C₃A-CaSO₄系统水化具有延缓作用，而温轮胶对工业萃取的C₃A-CaSO₄系统水化具有促进作用。

关键词：温轮胶；C₃A；水化过程；机理解释

Abstract

Through contract research of C₃A extracted from industrial clinker and high temperature compounded, and choose C3A-CaSO4 system to study the hydration process. Investigating admixture adsorption and mineral Zeta potential changes and mineral hydration products morphology and amount changes,it analyzes WG effect on C₃A extracted from industrial clinker and high temperature hydration behaviors and constructs mineral hydration model.Along with actual cement hydration process, discipline.

The investigation results showed that:

1. Welan gum has an excellent environment adaptability and has good thickening, layered resistance to water slurry.
2. Compared with C₃A compounded, the C₃A extracted from industrial clinker has rough surface, more defects, so C₃A extracted is more active,that is the reason why the hydration of industrial extraction C₃A-CaSO₄ system more quickly.
3. Welan gum delay the hydration of high temperature synthesis of C₃A-CaSO₄ system and prompt the hydration of industrial extraction C₃A-CaSO₄ system.

Key words：welan gum；C₃A；hydration；chemical interpretation

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1 研究目的及意义 1

1.2 国内外研究进展 2

1.2.1 温轮胶在水泥混凝土中的应用 2

1.2.2 温轮胶对C₃A水化过程的影响 2

1.3 主要研究内容及技术思路 3

第二章 原材料和实验方法 5

2.1实验原料 5

2.2.1温轮胶 5

2.1.2化学试 5

2.1.2水泥 6

2.2实验方法 7

2.2.1 C₃A的烧成和萃取 7

2.2.2 静置泌水率的测定 8

2.2.3 离子浓度测定 8

2.2.4 水泥单矿吸附量实验 11

2.2.5 水泥单矿Zeta电位实验 12

第三章 温轮胶综合特征分析 13

3.1增粘效果 13

3.2 温轮胶在水溶液中的微观形貌 13

3.3温轮胶对水泥浆体静置泌水率的影响 14

第四章 温轮胶对C₃A-CaSO₄水化行为的影响 15

4.1 温轮胶对C₃A-CaSO₄水化过程离子浓度的影响 15

4.2 温轮胶对C₃A-CaSO₄水化过程吸附量的影响 16

4.2.1 掺量变化对C₃A-CaSO₄体系吸附量的影响 16

4.2.2 水化时间对C₃A-CaSO₄体系吸附量的影响 18

4.3 温轮胶对C₃A-CaSO₄水化过程Zeta电位的影响 18

第五章 温轮胶对C₃A物相及微观影响 20

5.1 温轮胶对C3A水化过程中水化产物物相变化的影响 20

5.2 温轮胶对C₃A水化微观形貌影响 21

5.2.1 工业萃取C₃A-CaSO₄体系水化产物的形貌 21

5.2.2 高温合成C₃A-CaSO₄体系水化产物的形貌 24

第六章 结论 28

致谢 29

参考文献 30

第一章 绪论

1.1 研究目的及意义

温轮胶是一种微生物多糖^[1-2]。它是产碱杆菌以淀粉等碳水化合物为主要原料、利用生物工程发酵制取，是一种取之不尽、用之不竭的生物聚合物^[3-5]。它的结构骨架由B-葡萄糖、B-葡糖醛酸和L-鼠李糖的单元组成，单链的L-甘露糖或单链的L-鼠李糖构成其侧链，其水溶液中温轮胶分子主要是分子内的范德华力作用，侧链和主链间的氢键作用，其化学结构如图1-1所示^[6-8]。温轮胶因特殊的分子结构具有良好的流变特性^[9]，能有效的改善砂浆混凝土的分层和颗粒骨料的离析，因而被作为一种良好的稳定剂、粘度剂以及增稠剂应用于建筑领域^[3]。

图1-1 温轮胶分子结构式

然而温轮胶的加入会导致混凝土及砂浆流动性能的下降及强度的降低，为此探明温轮胶对水泥水化性能的影响非常重要。此外，温轮胶隶属于多糖，通过对温轮胶影响水泥水化及性能的探讨，可为多糖类外加剂对水泥水化行为的影响探究提供借鉴。

但是由于水泥成分复杂，影响因素众多，探究温轮胶对水泥水化的影响包含因素较多，对于解释水泥水化的机理较困难。水泥水化的三个阶段：(1)钙矾石形成期,C₃A迅速水化，在石膏存在的条件下迅速形成钙矾石；（2）C₃S水化期；（3）结构形成和发展期。熟料中四种主要矿物的水化速率顺序为：C₃Agt;C₃Sgt;C₄AFgt;C₂S。水泥熟料中的C₃A决定了水泥的早期强度。而实际应用的工业水泥熟料中的C₃A与实验室普遍研究的C₃A（高温合成而得）有所区别。一般人工合成的单矿微观形貌和成分都比较稳定，但是工业熟料的各种矿物相与人工高温烧成的存在差别。如水泥磨中的水汽量较大，使C₃A部分水化并在表面形成水化物外壳，阻止内部C₃A的继续水化，降低了C₃A的早期活性^[10]。因此本研究拟探究温轮胶对水泥熟料单一矿物相C₃A水化行为的影响。其中用两种C₃A做对比实验，一组是高温合成的C₃A，一组是从工业水泥熟料中萃取的C₃A，研究温轮胶对C₃A-CaSO₄体系水化过程离子浓度、Zeta电位以及吸附量的影响，通过水化过程中离子浓度变化推测离子溶出情况，通过C₃A表面Zeta电位以及温轮胶吸附量的变化，观察温轮胶对C₃A水化的影响以及对两种C₃A影响的区别从而解释温轮胶对工业中C₃A水化的机理，掌握温轮胶对工业水泥矿物相的影响，从而在实际施工过程中推广应用。

1.2 国内外研究进展

1.2.1 温轮胶在水泥混凝土中的应用

温轮胶是一种新型微生物多糖，是20世纪80年代继黄原胶和结冷胶之后发展起来的最具市场潜力的微生物多糖之一，目前主要应用于食品行业。温轮胶掺入水泥混凝土以及砂浆中，具有良好的抗离析、增稠效果。温轮胶在建筑材料中的应用较晚，因此国内外学者在温轮胶改善砂浆混凝土工作性能中应用研究较多，但在对水泥单矿水化行为研究涉及较少。