摘 要

本篇文章主要研究偏高岭土在不同温度下对水泥水化作用的影响。水泥混凝土作为建筑行业主要使用材料，广泛运用于社会生活以及国家建设中。

偏高岭土来源广泛，以高岭土为原料在适当温度下脱水形成的无定型材料。作为水泥混凝土矿物掺合材料，其火山灰活性与硅灰相当，但在造价上却便宜于硅灰。掺合偏高岭土能有效减少水泥用量、改善混凝土的基本物理力学性能和耐久性能，在未来无论科研还是实际施工中，偏高岭土使用都有着意义重大。

本实验主要通过掺合偏高岭土制备成水泥净浆试块，通过配制不同水灰比，不同偏高岭土掺合量以及在不同温度下养护。并在1天、3天、7天、14天及28天时，对试样分别先后进行抗压性能测试，钙含量测试，自由水及结合水含量测试，并选取1至2组进行XRD测试，以此来分析水泥净浆在不同偏高岭土掺合量下及不同养护温度下水泥水化。

试验研究结果表明：偏高岭土能加速水泥水化作用，使得水泥净浆试样的物理抗压力学性能有所提升，随着偏高岭土掺量的升高，其抗压能力也相应提高。同时，由于偏高岭土的填充效应，随着偏高岭土掺合量增加，偏高岭土吸附更多自由水，使得水泥净浆需水量增加，流动性降低。相对于在20℃养护温度下，40℃养护温度下的水泥净浆试块抗压性能显著提高。加速早期水泥水化作用，减缓晚期水化作用。

关键词：偏高岭土、水泥水化作用、水泥净浆、C-S-H凝胶

Abstract

In this paper, the influence of metakaolin on hydration of cement at different temperatures is studied. As the main material used in the construction industry, cement concrete is widely used in social life and national construction.

Metakaolin has a wide range of sources and is made of kaolin as a raw material and dehydrated at appropriate temperature to form amorphous material. As a mineral admixture of cement concrete, its pozzolanic activity is equivalent to that of silica fume, but it is cheaper than silica fume. Blending metakaolin can effectively reduce the amount of cement and improve the basic physical and mechanical properties and durability of concrete. In the future, whether it is scientific research or practical construction, metakaolin is of great significance.

In this experiment, cement paste was prepared by blending metakaolin with different water cement ratio, different kaolin content and curing at different temperature. In 1 days, 3 days, 7 days, 14 days and 28 days respectively, the samples were subjected to compressive performance test, test the content of calcium, free water and bound water content test, and select 1 to 2 group XRD test, in order to analyze the cement paste at different blending amount of metakaolin and different curing temperature of cement hydration.

The test results show that metakaolin can accelerate the hydration of cement, the compressive physical mechanical properties of cement paste were improved, with the increase of metakaolin content, the compressive capacity also increased. At the same time, due to the filling effect of metakaolin, with the increase of the amount of kaolin mixing, more free water is adsorbed on the metakaolin, which increases the water demand and fluidity of cement paste. Compared with the curing temperature of 20 DEG C, the cement paste test block has a remarkable improvement in compressive strength at 40 curing temperature. Accelerating the hydration of early cement and slowing down the late hydration.

Key Words：Metakaolin, cement hydration, cement paste, and C-S-H

目 录

摘 要 3

Abstract 4

第一章 绪论 6

1.1 研究背景 6

1.2水泥掺合料：偏高岭土 7

1.3偏高岭土作为掺合料国内外研究现状 8

1.3.1对水泥凝结时间以及工作性能的影响 8

1.3.2对水泥水化的影响 9

1.3.3对混凝土物理性能的影响 9

1.3.4对混凝土耐久性能的影响 9

1.4本文研究目的与意义 10

1.5本文的主要研究内容 10

第二章 原材料及实验方法 11

2.1 实验原材料 11

2.1.1 水泥 11

2.1.2偏高岭土 11

2.1.3减水剂 12

2.1.4拌合水 12

2.2水泥净浆配合比 13

2.3实验方法 13

2.3.1力学性能测试 13

2.3.2蒸发水和化学结合水测定 14

2.3.3 钙含量滴定 14

2.3.4 XRD分析 15

第三章 偏高岭土对水泥物理性能及水泥水化的影响 16

3.1 偏高岭土对水泥物理力学性能影响 16

3.1.1 概述 16

3.1.2 偏高岭土掺量对水泥力学性能的影响 16

3.1.3 养护温度对水泥力学性能的影响 18

3.2 偏高岭土对水泥水化的影响 20

3.2.1 概述 20

3.2.2 水化作用对钙含量的影响 21

3.2.3 水化作用对结合水含量的影响 24

3.2.4 水化作用对微观结构的影响 26

第四章 结论 29

参考文献 30

致 谢 31

第一章 绪论

1.1 研究背景

水泥混凝土作为全球使用最广泛的传统建筑材料，在我国基础设施的建设以及军事级设施上占据重要地位。现今，我国水泥的年产量约为25亿吨。作为国民经济持续发展的重要产业支柱，水泥行业自我国改革开放以来，以快速稳健姿态成长，并随着建筑行业的发展一直到如今，使我国成为全世界水泥生产的第一大国。根据研究机构预测，在今后几年里，我国水泥的年产量仍然会以逐年增加。图1.1为2007年以来十年以来第一季度水泥产量及同比^[1]。

图1.1 2007年至2017年第一季度水泥产量及同期相比