毕业设计论文-骨料表面处理对水泥基材料性能的影响.doc

石家庄铁道大学毕业论文石家庄铁道大学毕业论文骨料表面处理对水泥基材料性能的影响Effect of the aggregate surface treatment on the properties of cement based material2014 届 材料科学与工程 学院（系）专 业 无机非金属材料工程 学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 2014年 6 月 日摘 要本文研究了使用酸碱对砂浆骨料表面预处理对砂浆强度的影响，化学预处理主要目的在于改变骨料表换粗糙度和活性，通过改变化学药品处理的时间的不同，通过对比不同药剂、时间处理后的砂浆试件的强度来观察并研究其中的机理，本文主要做了一下工作：(1)砂浆配合比的设计工作，根据实验所需要和实验性质，研究化学预处理对于砂浆强度的影响不宜与使用高强砂浆，所以本文设计了M2.5、M5和M7.5三种的强度，实验配合比严格按照国标设计，设计目的在于突出表现出化学药品处理过的砂浆骨料对于强度的影响。(2)使用质量分数为10%的氟化铵和氢氧化钠分别处理河砂，以处理15min和45min为两种控制方式，考察处理后的强度变化；处理时要特别注意时间的控制和处理结束后对于河砂的冲洗处理，要求不能存在残留的酸或碱，否则会对实验结果造成干扰，影响实验的准确性。(3)研究发现经过氟化铵处理的骨料所制作的试件的强度对比空白试件来说，处理时间越短的分组强度降低程度越大，例如氟化铵处理15min的试件强度平均降低47.3%，而氟化铵处理45min的试件平均降低19%左右；氢氧化钠处理的骨料所制作的试件的强度对比空白试验试件来说，处理时间越长的分组强度降低越大，例如氢氧化钠处理15min的试件强度平均降低16%左右，而氢氧化钠处理45min的试件强度平均降低57.5%左右。关键词：配合比设计 化学预处理 强度变化AbstractThis paper studies the effect of the use of acid and alkali on mortar surface pre treatment of aggregate on strength of mortar,The main purpose of chemical pretreatment is to change the roughness and activity of the aggregate surface,We chang the chemical treatment of different duration to observe and study the mechanism of the different duration and different agents by comparing of the specimen strength.This paper has done the following work:(1)The work of designing mix ratio of mortar.According to the need of the experiment and the experiment nature,we hnow that studys on chemical pretreatment effect on the strength of mortar should not use high strength mortar,so I design three kinds of intensity:M2.5,M5 and M7.5.Than I design experiment according to the national standard strictly,The design aims to show the effect of chemical processing of the aggregate the on the strength of mortar.(2)We deal river sand with ammonium fluoride and sodium hydroxide which quality scores is 10% ,In order to investigate the changs of the strength,we deal the aggregate with 15min and 45min.Treatment should be paid special attention processing time and the flushing of river sand when the experiment end,it request that there should not be remaining acid or alkali.Otherwise,it will cause interference to the experimental results and effect the accuracy of the experimental.(3)Comparing the test-piece treated by ammonium fluoride to the blank,we find that the strength of mortar decreasing more which packet processing time is short,for example, the strength of the test-piece treated by ammonium fluoride in 15min reduce by an average of 47.3%,but specimens treated by the ammonium fluorid in 45min reduce by an average of about 19%;the strength of mortar decreasing more which packet processing time is long,for example,the strength of the test-piece treated by sodium hydroxide in 15min reduce by an average of 16%,but specimens treated by the sodium hydroxide in 45min reduce by an average of about 57.5%.Key word： design of mix proportion Chemical pretreatment change of strength目 录第1章 绪论11.1 界面过渡区对水泥基材料的影响11.2 国内外界面过渡区的研究现状和前景21.2.1 国内外现状21.2.2 界面过渡区研究的发展前景21.3 本论文的研究内容4第2章 砂浆界面过渡区对水泥基材料影响的研究分析52.1 界面过渡区的形成机理52.2 骨料表面的处理方法举例5第3章 实验材料及实验方法73.1 砂的含水率试验（标准法）73.2 砂的含泥量的检测试验73.2.1 含泥量试验73.2.2 泥块含量试验83.3 水泥的检测指标93.3.1 水泥凝结时间的测定93.4 砂浆配合比的设计93.4.1 确定M2.5砂浆的试配强度93.4.2 确定M5砂浆的试配强度103.4.3 确定M7.5砂浆的试配强度103.5 砂浆稠度试验103.6 实验材料及方法123.6.1 原材料123.6.2 实验方法12第4章 实验结果及分析18第5章 总结与展望195.1 总结195.2 展望19参考文献20致谢22附录23第1章 绪论1.1 界面过渡区对水泥基材料的影响过渡区的粘结强度较低，成为了水泥基材料中的一个薄弱环节，可视为水泥基材料的强度极限相。过渡区结构中存在的孔隙体积和微裂缝，对水泥基材料的刚性和弹性也有很大的影响，过渡区在水泥基材料中起着搭接的作用，由于该搭接作用的薄弱，不能较好的传递应力，所以水泥基材料刚性较小，特别是暴露在货或者高温环境下，由于微裂缝的扩展更激烈，是水泥基材料的弹性模量比抗压强度低的更快，更多。过渡区结构的特性也影响到水泥基材料的耐久性，由于存在于其中的微裂缝的贯通性，因此水泥基材料的抗渗性很差1-3。水泥基材料界面过渡层微观结构十分复杂，这意味着影响其强度的因素也很复杂，且各个因素并非独立作用，使得研究非常困难，难以系统化。根据目前的研究现状，在众多影响因素中，以下2点是最主要的：(1)毛细孔隙的存在：界面过渡区中水化产物与界面处骨料粒系之间的黏结是依靠分子间的范德华引力(VanderWaals force of attraction)。因此，界面过渡区的强度取决于其中所存在孔隙的体积和孔径，孔隙的体积和孔径越大，其强度越低。即使对低水灰比的水泥基材料而言强度也很低。然而随龄期增长，界面过渡区的强度会逐渐增强。这是因为水泥和骨料之间发生缓慢化学反应而生成新的结晶产物，这些产物既能起到进一步填充界面过渡层中孔隙的作用，从而减弱其对过渡层强度的不利影响4、6。(2)微裂纹的出现和存在：微裂纹的出现和存在是导致界面过渡区强度不高的又一重要因素。微裂纹的数量决定于各种不同的参数，其中包括骨料的粒径和级配、水泥用量、水灰比、新拌水泥基材料的密实程度、养护条件、环境湿度和水泥基材料的放热过程。例如，以级配差的骨料制作的水泥基材料拌合物在振捣过程中更倾向于泌水离析，从而在粗骨料周边形成较厚的水膜或水囊。在相同的条件下，骨料的粒径越大，可能形成的水膜的厚度也越大。在这种条件下形成的界面过渡区在承受拉应力时由于骨料和水化水泥的微应变更容易开裂7。1.2 国内外界面过渡区的研究现状和前景1.2.1 国内外现状从国内外的研究现状来看，关于水化水泥基相的研究比较全面深入，所形成的理论也比较成熟；分散粒子由于其自身性质单一稳定，对水泥基材料性能的影响相对较小；而界面过渡层因其组成成分和水泥水化物相同，故研究者常常忽略对其进行专门的研究。事实上，之所以把界面过渡区作为水泥基材料的一种独立要素，说明其结构和性能与非过渡区水泥水化物存在较大的差异，有必要对其进行单独的分析和研究。许多关于水泥基材料性能方面的现象难以从其他方面寻求解答，却能通过对界面过渡区的分析而得到解释。诸如随着粗骨料粒径的增大，水泥基材料的强度降低，在遭遇火灾时，水泥基材料弹性模量比抗压强度降低要快；水泥基材料的抗拉强度比抗压强度小一个数量级等等8。1.2.2 界面过渡区研究的发展前景从复合材料的观点11-13，普通水泥基材料可被视为三相材料,即含有水泥浆体、骨料、浆体与骨料之间的界面过渡区这三相。从SEM微观图像分析可得到,浆体与骨料之间的界面过渡区，孔隙率随着离骨料表面的距离增大而降低，新拌水泥基材料的骨料周围填充了水分,致使该界面区成为薄弱界面区。硅灰的掺加显著改善了界面过渡区的微结构，因为它能减少内泌水、密实堆积在骨料表面,与不掺硅灰的水泥基材料相比,界面区晶体量和孔隙率均减少,孔隙率梯度几乎消失，界面过渡区厚度也变小。通过对界面过渡区的改善可以达到许多水泥基材料性能方面的提升效果例如21：(1)降低水灰比：从界面过渡区的形成机理可知，骨料表面附近区域水灰比高是过渡区薄弱的一个重要原因。凝土的水灰比越低，界面处水灰比就越低，孔隙率也越低。而且水灰比的降低提高了硬化水泥的强度和弹性模量，使水泥和骨料间弹性模量的差异减小，从而使界面处水膜厚度减小。大量相关试验证明，降低水灰比是抑制界面过渡层形成和改善其结构的有效途径。(2)选用性质优良的骨料：不同性质的骨料制作的水泥基材料界面过渡区会有不同的性质。采用性质优良的骨料对水泥基材料界面过渡区结构和性能的改善也有重要意义。如果骨料吸水，则可以降低骨料周围浆体的水灰比，并因此减小界面的不利因素。例如采用陶粒作为粗骨料制作的水泥基材料强度可以远高于陶粒本身的强度，就是利用了陶粒吸水的原理。有水硬活性或潜在水硬活性的骨料可在界面处参与水化反应而改善界面。如选择适当的水泥熟料球作为水泥基材料的粗骨料等等。(3)改善水泥基材料制作工艺5：水泥基材料的搅拌、成型和养护等工艺过程均可影响界面的结构和性质。例如，常规搅拌投料顺序为：所以说界面过渡区的研究前景非常广阔，也非常有必要，对于界面过渡区的研究将会对水泥基材料的耐久性，强度等各方面有很大的改善。1.3 本论文的研究内容在实验过程中我们会遇到下列种种情况：砂浆的抗压强度要比其抗拉强度高，基本上高一个数量级；水泥基材料受拉时呈脆性而受压时呈相对的韧性；使用非常密实的集料砂浆渗透性仍然比相应的水泥浆体大一个数量级，水泥基材料中的寂寥的粒径增大其强度就下降，近些年的研究终于解释了这现象，界面过渡区作为水泥基材料的最薄弱的环节，该区域水化产物的组成及形貌与集体部分不同，其结构相对疏松，强度较低，在外界因素作用下，该区域容易出现裂纹。其力学性能、扩散和抗渗性能均比集体要弱，对影响水泥基材料的强度、弹性模量、收缩、传输等诸多性能产生9-10。本文着重讨论骨料经化学处理后对骨料表面特性与界面过渡区结构的影响。试图通过化学处理的办法实现骨料表面的活化与粗糙化，达到既消除目前界面过渡区不利的组分梯度分布现象，使弱区强化,又使界面区内同时含骨料组分和水化产物组分，其分布呈梯度变化而改善界面结构，消除界面应力，进而提高水泥基材料的物理力学性能。第2章 砂浆界面过渡区对水泥基材料影响的研究分析2.1 界面过渡区的形成机理目前国内外对于界面过渡区的形成的机理主要有三种解释，它们分别从不同的角度解释了界面过度去的各种特性，它们分别是：(1)水加入后，集料表面的水膜厚度变大，沙粒和水泥粒子水产生相对位移以及沙粒可能在水泥浆体凝结之前发生沉降，发生局部泌水使水富集在骨料的下部，导致了局部的水灰比变大，以致于过渡区中的结晶的约束力小，晶料取向性增强，易于生长，晶料的生长导致了孔隙率的增大、晶柱尺寸增大、孔隙的孔径增大，晶体形成后从液相中析出，晶体量增多，CH、AFM富集在骨料下方15。(2)附壁效应也是解释界面过渡区形成最常用的机理，附壁效应即无水颗粒在侧壁上堆积的现象，侧壁指的是骨料的表面，但是附壁效应并不能说明界面区上约50um的厚度，这是附壁效应解释界面过渡区形成的一个缺陷，所以它并不是现在解释界面过渡区形成的主流理论，这里本文也不在多作解释20。(3)胶体的缩水凝聚的过程也可以解释过渡区的形成。当一种胶体性的溶胶快速凝聚时会形成一个非常疏松多孔的结构，其中大多数粒子都只与两三个其他的粒子相连接，含有大量的溶液，凝胶在快速凝结之后，其中的粒子仍然保持着自由活动的能力，在水泥凝胶缩水期间，水泥凝胶体积收缩，水分被挤压出凝胶结构之外，从而使已浇筑水泥中初始均匀的物质在富固相物质和富水的情况重新排布，这种重新的排布导致了界面过渡区的形成，总结其收缩的作用主要来自于缩水凝聚的过程1。2.2 骨料表面的处理方法举例(1)通过增加骨料水泥浆体界面粗糙度的方法，改变了集料的粗糙程度，以增加集料和水泥浆体的物理结合度，提高了界面结合力。但是通过增加集料的粗糙度的方法改性集料，就会使得集料过渡区的水泥浆体在受到外加载荷的情况下易发生应力集中，造成裂纹在尖端应力场的作用下迅速扩张，在施加外部载荷的情况下，易发生水泥基材料的开裂。同时集料表面的粗糙化也并没有解决集料水泥浆体界面区域不利的梯度分布现象，因此总方法不能从根本上解决问题16。(2)通过对惰性的集料进行深加工处理，使其表面形成具有水硬性的矿物质，利用水硬性矿物水化时消耗集料表面的水膜，同时其水化产生的水化产物又填充了集料水泥浆体之间的空隙，从而改善了集料水泥浆体之间的界面区。但是这种方法工艺过程比较复杂，且其对水泥水泥基材料前期的影响较小，但其后期强度会持续升高17-18。(3)通过集料水泥浆体界面区的组分的梯度变化来改善水泥水泥基材料的物理力学、抗蚀性和耐久性。他们通过对集料进行表面化学处理的方法来使得集料表面粗糙化和活化，其主要是用磷酸、硫酸、氢氟酸和氢氧化钠进行表面处理19。本次实验主要以第3种实验方法为主要方法，通过酸碱分别对砂浆骨料进行处理，研究其中不同处理方法和不同处理时间对砂浆强度的影响。第3章 实验材料及实验方法3.1 砂的含水率试验（标准法）实验应采用下列仪器设备：烘箱温度控制范围为（1055）；天平称量 1000g，感量1g；容器如浅盘等。含水率试验（标准法）应按下列步骤进行：由密封的样品中取各重约500g的试样两份，分别放入已知质量的干燥容器(m1)中称重，记下每盘试样与容器的总重(m2)。将容器连同试样放入温度为（1055）的烘箱中烘干至恒重，称量烘干后的试样与容器的总重(m3)。砂的含水率（标准法）按下式计算精确至0.1%： （3-1）式中：wc砂的含水率（%）m1容器重量(g)；m2未烘干的试样与容器的总重(g)；m3烘干后的试样与容器的总重(g)；以两次试验结果的算术平均值作为测定值。m1=200 m2=500 m3=485m1=200 m2=500 m3=479wc1=5.0% wc2=7.0 所以wc=6.0%3.2 砂的含泥量的检测试验3.2.1 含泥量试验目的与适用范围是测定细集料中粒径小于0.075mm的尘屑、淤泥和粘土含量，本方法部适用于人工砂、石屑等矿粉成分较多的细集料。试验器材如：天平：感量不大于1g，方孔筛：孔径0.075mm及1.18mm，烘箱、筒、浅盘等砂的含泥量的计算方法如下： （3-2）Qn砂中含泥量，m1试验前烘干试验试样质量，gm0试验后烘干试验试样质量，g以上两个试样试验结果的算术平均值作为测定值，两次结果的差值超过0.5时，应重新取样。测得所用砂的含泥量为2.56%3.2.2 泥块含量试验泥块含泥量实验的目的与适用范围是测定水泥混凝土用砂中颗粒大于1.18mm的泥块含量。试验器材有：天平：感量不大于2g，标准筛：0.6mm、1.18mm，烘箱、筒、浅盘等。泥块含量的计算方法如下： （3-3)Qk砂中大于1.18mm的泥块含量，m1试验前存留于1.18mm筛上试样的烘干试样质量，gm2试验后烘干试样质量，g以上两个试样试验结果的算术平均值作为测定值，两次结果的差值超过0.4时，应重新取样。经过检测得到所用砂的泥块含量为0.87%3.3 水泥的检测指标3.3.1 水泥凝结时间的测定(1)凝结时间的测定可以用人工测定也可以用符合标准操作要求的自动凝结时间测定仪测定，两者有矛盾时以人工测定为准。(2)测定前的准备工作：将圆模放在玻璃板上，在内侧稍稍涂上一层机油，调整凝结时间测定仪的试针使接触玻璃板时指针应对准标尺零点。(3)试件的制备：以标准稠度用水量加水，按测定标准稠度用水量时制备净浆的操作方法制成标准稠度净浆后立即一次装入圆模振动数次刮平，然后放入湿气养护箱内。记录开始加水的时间作为凝结时间的起始时间。(4)凝结时间的测定方法为：试件在湿气养护箱中养护至加水后30min时进行第一次测定。测定时，从湿气养护箱内取出圆模放到试针下，使试针与净浆面接触，拧紧螺丝12s后突然放松，试针垂直自由沉入净浆，观察试针停止下沉时指针读数。当试针沉至距地板23mm时，即为水泥达到初凝状态；当下沉不超过10.5mm时为水泥达到终凝状态。由开始加水至初凝、终凝状态的时间分别为该水泥的初凝时间和终凝时间，用小时（h）和分钟（min）来表示。测定时注意，在最初测定的操作时应轻轻扶持金属棒，使其徐徐下降以防试针撞弯，但结果以自由下落为准；在整个测试过程中试针贯入的位置至少要距圆模内壁10mm。临近初凝时，每隔5min钟测定一次，临近终凝时每隔15min 测定一次，到达初凝或终凝状态时应立即重复测一次，当两次结论相同时才能定为达到初凝或终凝状态。每次测定不得让试针落入原针孔，每次测试完毕须将试针擦净并将圆模放回湿气养护箱内，整个测定过程中要防止圆模受振。经过检测凝结时间为：初凝 155分钟 终凝 265分钟3.4 砂浆配合比的设计3.4.1 确定M2.5砂浆的试配强度(1)根据JGJ98-2000第5.1.2条规定，砂浆试配强度为：fm,of2+0.645=2.5+0.645*0.625=2.9Mpa(3-4)查得标准差为(=0.625Mpa）(2)根据JGJ98-2000第5.1.4条第1款计算每立方米砂浆中的水泥用量：根据JGJ98-2000第5.1.6条规定，每立方米砂浆中砂用量为1400Kg。根据JGJ98-2000第5.1.7条规定，每立方米砂浆中水用量选用270Kg。3.4.2 确定M5砂浆的试配强度(1)根据JGJ98-2000第5.1.2条规定，砂浆试配强度为：fm,of2+0.645=5+0.645*1.25=5.8Mpa(3-6)查得标准差为(=1.25Mpa）(2)根据JGJ98-2000第5.1.4条第1款计算每立方米砂浆中的水泥用量：根据JGJ98-2000第5.1.6条规定，每立方米砂浆中砂用量为1400Kg。根据JGJ98-2000第5.1.7条规定，每立方米砂浆中水用量选用270Kg。3.4.3 确定M7.5砂浆的试配强度(1)根据JGJ98-2000第5.1.2条规定，砂浆试配强度为：fm,of2+0.645=7.5+0.645*1.875=8.7Mpa(3-8)查得标准差为(=1.875Mpa）(2)根据JGJ98-2000第5.1.4条第1款计算每立方米砂浆中的水泥用量：根据JGJ98-2000第5.1.6条规定，每立方米砂浆中砂用量为1400Kg。根据JGJ98-2000第5.1.7条规定，每立方米砂浆中水用量选用270Kg。3.5 砂浆稠度试验(1)目的砂浆稠度试验主要是用于确定配合比或施工过程中控制砂浆稠度，从而达到控制用水量目的。(2)仪器设备砂浆稠度测定仪：由试锥、容器和支座三部分组成。试锥由钢材或铜材制成，锥高145mm，锥底直径75mm，试锥连同滑杆质量300g；盛砂浆容器由钢板制成，筒高180mm，锥底内径150mm；支座分底座、支架及稠度显示三部分，由铸铁、钢及其他金属制成；钢制捣棒：直径10mm、长350mm，端部磨圆；秒表。(3)试验步骤将试锥、容器表面用湿布擦净，用少量润滑油轻擦滑杆，保证滑杆自由滑动；将砂浆拌和物一次装入容器，使砂浆低于容器口约10mm，用捣棒自容器中心向边缘插捣25次，轻击容器56下，使砂浆表面平整，立即将容器置于稠于测定仪的底座上；把试锥调至尖端与砂浆表面接触，拧紧制动螺丝，使齿条侧杆下端刚接触滑杆上端，并将指针对准零点上；拧开制动螺丝，同时以秒表计时，待10s立即固定螺丝，将齿条侧杆下端接触滑杆上端，从刻度盘读出下沉深度（精确至1mm），即为砂浆稠度值；圆锥容器内的砂浆，只允许测定一次稠度，重复测定时，应重新取样。(4)结果稠度试验结果应以两次测定值的算术平均值为测定值，计算精确至1mm。两次测试值之差如大于10mm，应另取搅拌后重新测定。测得两次数值的平均值为75mm。表3-1 水泥砂浆配合比M2.5技术要求强度等级： M 2.5稠度 /mm: 75原材料水泥： 32.5 级 河砂：中砂 配合比 每1材料用量 /kg 水泥河砂 水 1831400 270 配合比例17.25 参考用水量 表3-2 水泥砂浆配合比M5 技术要求强度等级：M2.5稠度 /mm:75原材料 水泥：32.5级 河砂：中砂 配合比 每1材料用量 /kg 水泥河砂水 2121400270配合比例17.25参考用水量 表3-3 水泥砂浆配合比M7.5技术要求强度等级： M 2.5稠度 /mm: 75原材料 水泥：32.5级 河砂：中砂 配合比 每1材料用量 /kg 水泥河砂水 2421400270配合比例17.25参考用水量 3.6 实验材料及方法3.6.1 原材料水泥 金鱼牌 PO 强度等级32.5细骨料 河砂 取4.75mm孔径以下粒径3.6.2 实验方法分别用质量分数为10%的氢氧化钠溶液和质量分数为10%的氟化铵溶液浸泡骨料15分钟和45分钟，将其与未经腐蚀的对比骨料分别配置砂浆（见配合比表） 所做时间为70.7x70.7x70.7的立方体试件，成型后在标准养护室中养护24h，再放入203水中养护至规定期龄，测定抗压强度。其中砂浆成型的具体操作如下：(1)试件的制作砂浆试验用料可以从同一盘搅拌或同一车运送的砂浆中取出。施工中取样，应在使用地点的砂浆槽、砂浆运送车或搅拌机出料口，至少从三个不同部位采取。所取试样的数量应多于试验用量的12倍。砂浆拌合物取样后，应尽快进行试验。现场取来的试样，在试验前应经人工再翻拌，以保证其质量均匀。砂浆立方体抗压试件每组六块。其尺寸为70.7mm70.7mm70.7mm。试模用铸铁或钢制成。试模应具有足够的刚度、拆装方便。试模内表面应机械加工，其不平度为每100mm不超过0.05mm，组装后各相邻面的不垂直度不应超过0.5度。制作试件的捣棒为直径10mm，长350mm的钢棒，其端头应磨圆。砂浆试块的制作方法：a 向试模内一次注满砂浆，用捣棒均匀地由外向里按螺旋方向捶插捣25次，为了防止低稠度砂浆插捣后，可能留下孔洞，允许用油灰刀沿模壁插数次。插捣完后砂浆应高出试模顶面6mm8mm；b 当砂浆表面开始出现麻斑状态时(约15min30min)将高出部分的砂浆沿试模顶面削去抹平。c 在做好的砂浆试块面上，必须写好制作日期、强度等级、部位、砂浆种类。(2)试件养护试件制作后应在205温度环境下停置一昼夜(24h2h)，当气温较低时，可适当延长时间，但不应超过两昼夜，然后对试件进行编号并拆模。试件拆模后，应在标准养护条件下继续分别养护至3、7、28天，然后进行试压。标准养护的条件是：a 水泥混合砂浆应为：温度(203)，相对湿度(6080)%。b 养护期间，试件彼此间隔不少于10mm。当无标准养护条件时，可采用自然养护。a 水泥混合砂浆应在正温度、相对湿度为(6080)%的条件下(如养护箱中或不通风的室内)养护。b 水泥砂浆和微沫砂浆应在正温度并保持试块表面湿润的状态下(如湿砂堆中)养护。c 养护期间必须作好温度记录。在有争议时，以标准养护为准。根据标准试验步骤所得强度源数据及强度数据如下：表3-4 M2.5源数据 强度 时间酸/碱3天强度（kN）7天强度（KN）28天强度（KN）NaOH15min16.414.2161914.419121524NaOH45min5.411.4206121851119.2HF15min8.024151121.216.28.81918.4HF45min14.416.437.618143014.420.832.4空白212440161840.416.51843表3-5 M5源数据 强度 时间酸碱3天强度（kN）7天强度（KN）28天强度（KN）NaOH15min13.32528.61521.624.6122026.8NaOH45min8.211.62011.311229.613.624.2HF15min9.614189.41524.210.41220HF45min141740152442续表 3-5 强度 时间酸/碱3天强度（kN）7天强度（KN）28天强度（KN）HF45min15184空白2526482526.848.626.82648.8表3-6 M7.5源数据 强度 时间酸/碱3天强度（kN）7天强度（KN）28天强度（KN）NaOH15min16.42633.218.41926.818.41930.8NaOH45min1014299.614.82891428HF15min11.61030915.632.412.41727.6HF45min19.2184217.219.546122444.4空白2526482526.848.626.82648.8表3-7 M2.5强度 强度 时间酸/碱3天强度（MP）7天强度（MP）28天强度（MP）NaOH15min3.623.935.3NaOH45min1.483.105.2HF15min2.484.054.5HF45min3.894.439.0空白4.324.8611.1图3-1 M2.5强度发展规律表3-8 M5强度 强度 时间酸/碱3天强度（MP）7天强度（MP）28天强度（MP）NaOH15min4.105.837.2NaOH45min2.593.266.0HF15min2.653.785.4HF45min3.964.8611.2空白4.876.4411.9图3-2 M5强度发展规律表3-9 M7.5强度 强度 时间酸/碱3天强度（MP）7天强度（MP）28天强度（MP）NaOH15min4.795.138.2NaOH45min2.583.857.7HF15min3.004.218.1HF45min4.655.27119空白6.487.1013.1图3-3 13M7.5强度发展规律第4章 实验结果及分析由以上数据可看出，酸碱处理细骨料均会影响水泥砂浆的强度，有柱形图可看出质量分数为10%的NaOH溶液处理的细骨料处理时间为15min对砂浆强度影响较小。会有小幅度的下降，处理时间为45min对砂浆强度影响较大，强度会有相对较大的下降，反应机理：用氢氧化钠处理骨料，反应式为NaOH+SiO2+H2ONa2OSiO2H2O，生成的Na2OSiO2H2O会吸水软化，对集料水泥浆体的界面是有害的，且Na+的引入又会增加集料的碱含量，易发生碱集料反应，在水泥浆体的水化早期还会造成较大的结晶应力。由柱形图可看出，用质量分数为10%的氟化铵溶液处理15min的细骨料对砂浆强度影响较大，而处理时间为45min对砂浆强度影响较小。反应机理：用氢氟酸处理骨料，反应式为 4HF(溶液）+3SiO2=2H2SiO3(沉淀）+SiF4（气体)，硅酸会在水泥水化过程中起到一个阻止水泥中的硅酸盐水解的效果，因此处理时间越长砂浆强度会降低越多。第5章 总结与展望5.1 总结通过三个多月的努力，在老师和同学们的帮助下，关于骨料表面化学预处理对于砂浆强度的影响的实验研究结束了，本文主要研究了骨料表面的化学与处理对于界面过渡区的改变从而影响到砂浆的强度，在实验过程中因为本人实验实践经验的缺乏走了不少弯路，不过在指导老师和同学们的帮助下，终于预期完成了实验过程，另外本文还是几方面的不足，例如：1、由于毕业论文时间的限制有许多方面的影响因素没有在实验中体现出来，对于界面过渡区的研究没有形成一个系统、全面的过程，比如酸碱的种类只分别采用了一种，我的预期是是分别采用两种以上酸碱进行处理，但是由于时间的限制而未能全部实现。2、由于实验器材的限制，未能对处理后的骨料表面状态进行微观的观察和分析。5.2 展望目前，国内外很多针对集料表面改性的方法，但是没有一种方法既可以有效地改善集料水泥浆体的界面区性能，又能使工艺简单节约成本。本人认为，应当从以下两个方面来切入研究集料的表面改性：(1)进一步引入梯度功能材料的概念体系，并结合表面包覆技术，使得集料与水泥浆体的界面结合更加紧密，大大的增加水泥及材料的强度。(2)通过新技术活化集料表面或者包覆水硬性矿物，改善界面区孔结构，切断集料水泥浆体形成的空网络，以改善水泥基材料抗蚀、抗渗及其耐久性。这样既有效增加了集料水泥浆体界面之间的粘结强度减少了孔隙率，同时也会消耗掉集料表面的水膜，彻底解决集料水泥浆体的界面区薄弱问题。混凝土的集料浆体界面薄弱区作为混凝土最薄弱的环节，同时也影响着水泥基材料的整体性能。我们不但要单纯的考虑界面区域，还要着眼于这个整体。使得表面改性技术不但解决界面薄弱区的问题，还要改善水泥基材料整体的抗蚀、抗渗性能。真正实现混凝土经济与环境的可持续发展。参考文献1 管学茂，杨雷混凝土材料科学北京工业出版社，2011.8：116-1282 凌志达，吕忆农大坝混凝