粉煤灰水泥的早强剂研讨
综合部2019-07-05 16

粉煤灰水泥的早强剂研讨

Research on fly ash cement early strength agent99久久免费热在线佳构,久久re99热在线视频,久久99re热在线播放

 

董字明

 

(烟台大学  材料科学系 ,山东 烟台 10424)

   

2014526

 


 

课题经由过程增加无机外加剂熟石灰和硫酸钠引发搀杂的粉煤灰的活性,同时流动到场有机外加剂乙二醇使之与其他物资回响反映天生有机纤维,如许便能加强水泥的晚期强度。正在研讨历程中经由过程对熟石灰和硫酸钠各组分比例的调控,找到一组最好合营比例。该组分对外加30%粉煤灰水泥晚期强度快速生长最有益,能知足对晚期强度的设想要求。

正在研讨历程中测定各组分、各龄期的强度,尺度稠度用水量,凝聚工夫,安定性,探讨粉煤灰水泥的各项机能;应用热重剖析讨论外加剂对外掺30%粉煤灰的水泥早强加强机制

 

关键词:粉煤灰水泥;晚期强度;加强机制


Abstract

  Subject adopts inorganic additive of hydrated lime and sodium sulfate stimulate the activity of fly ash, and coupled with organic fiber, organic additive glycol reacts significantly enhanced the strength of the cement. In the process of study on inorganic - organic composite admixture proportion of components of regulation, to find a set of optimal mixing proportion. The component plus 30% early strength of fly ash cement rapid development is the most favorable, can satisfy the design requirements of early strength.

Determine the components in the research process, the strength of each age of water normal consistency, setting time, soundness, explore various properties of fly ash cement; Using differential thermal analysis and SEM to investigate the admixture foreign 30% fly ash cement early strength enhancement mechanism.

 

 

 

Key words: fly ash cement; Early strength; Strengthen the mechanism

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

目次

 

1   绪论 8

1.1  8

1.2 外加剂及其特性 9

1.3 研讨目标 9

2 实行局部 10

21实行质料和实验设计 10

2.1.1实行质料 10

2.1.2实验设计 11

2.2 水泥胶砂强度测定实行 12

2.2.1抗合强度的测定 13

2.2.3  实行数据纪录 14

2.2.4  实行数据剖析 14

2.2.5  优化实行 15

2.3粉煤灰水泥尺度稠度用水量、凝聚工夫取安定性的测定 16,国产佳构在线手机视频_

2.3.1尺度稠度用水量测试 16

2.3.2粉煤灰净浆凝聚工夫的测定 17

2.3.2 安定性实验 19

3  实行效果取剖析 21

3.1粉煤灰水泥砂浆强度的效果剖析 21

3.2粉煤灰水泥差热法剖析取热重法剖析 15

3.2.1实行质料的制备 15

3.2.2 实行效果取剖析 15

4    加强机制 21

5  研讨结论和瞻望 21

5.1研讨结论 21

5.2瞻望 22

道谢 23

 

 

 

 

 

 

1   绪论

1.1概 述

水泥是百姓经济发展、消费建立和人民生活不可或缺的根蒂根基原材料。人类的统统社会生活运动皆取水泥痛痒相关。我国事消费水泥的大国,正在2002年的产量为7.05亿吨,正在以后的17年里居世界第一。同时,我国也是天下的最大的水泥消耗国。然则,我国存在低程度反复建立小厂,小型坐窑水泥企业正在数目上敏捷的增进超凡了,如许便致使眼下我国水泥工业企业均匀范围小,但整体的技术水平低下,而且工艺落伍,致使了产物低档次。那么如何高效的应用水泥那一题目孕育而死了。远几年镌汰落伍的消费形式,我国水泥行业自2000年9月起实现整体扭亏为盈。2002年,我国固定资产投资增幅为18%,正在固定资产投资增进的拉动下,水泥产业连结着适度的增长速度,水泥产量较上年同期增进了12.5%,成为建材行业的红利大户。水泥熟料要经由研磨才气制品,而正在粉磨制时,要增加10%-50%的其他辅助材料(如矿渣、火山岩等),那一特性便促进了水泥散装发放粉磨站的发展趋势。

2011年1-12月天下水泥累计产量20.63亿吨,同比增进16.12%,较上年同期增幅扩大0.58个百分点,较上年同期累计水泥产量减产1.95亿吨。水泥熟料方面累计产量达12.81亿吨,实现同比增进15.05%,较上年同期增幅扩大4.6个百分点。 估计海内需求量远22亿吨。

我国事个产煤大国,同时也是一个用煤大国。我国的大部分电力消费靠的就是煤炭。近年来,跟着我国经济的快速生长,发电才能年增长率为7.3%,电力的生长,带来了粉煤灰排放产量的急剧增添,1995年粉煤灰排放量为1.25亿吨,2000年约为1.5亿吨,到2010年到达了3亿吨。云云伟大的粉煤灰产量给我国的百姓经济建设和生态环境形成了伟大的影响

粉煤灰具有特别的物理化学性子。煤粉正在烟筒中呈悬浮状况,燃煤中的大部分可燃物皆正在炉内烧尽然则煤粉中的不燃物(重要为灰分)会随同正在高温的炉烟中。这些不燃物果正在高温当中局部熔融,因而便会正在其表面张力的感化,构成大量细小的球形颗粒。正在汽锅尾部风机的抽气感化下,含有大量灰分的烟气流向炉尾。跟着烟气温度的低落,熔融的细粒果遭到一定程度的敏捷冷却显现出玻璃体状况,从而具有较下的不安宁的潜伏活性。

因为水泥的消费和需求量的络续增添,和能公道的应用粉煤灰我们将探讨用30%的粉煤灰增加到水泥当中,然后 到场肯定配比的外加剂,使水泥的晚期强度的物理性能可以或许知足设想要求。如许既能勤俭水泥用量,用能公道的应用粉煤灰,加强水泥的机能,对我国的经济建设和环境保护皆发生主动的感化。

目前国内用于引发粉煤灰活性的早强剂分为有机、无机和混淆三种。我们将停止实验,经由过程增加熟石灰,硫酸钠,乙二醇,探访他们的最优比例,以及其感化的机理。

1.2外加剂及其特性

        熟石灰是一种强碱,为粉煤灰活性引发供应了碱情况,0H‾破解粉煤灰玻璃体中的Si-OAl-O键,并且借供应了使粉煤灰活性获得引发、水化消费火硬性胶凝产品所需的Ca2+

       硫酸钠是运用最普遍的早强剂,资本普遍,价格低廉。硫酸钠和轻易溶于火,正在水泥软化时,取水泥水化时发生的 Ca (OH)2发作以下回响反映: '

Na2SO4Ca(OH)2 + 2H2O→CaSO4•2H2 O + 2NaOH

所天生的二火石膏颗粒微小,它比水泥熟料华夏有的二火石膏 更快天列入水化回响反映: CaSO4•2H2 O + C3A + 12H2O→3CaO•Al2O3 – CaSO4•12H2 O

使水化产品硫铝酸钙更快天天生,从而加速了水泥的水化软化速度。它的1d强度进步特别显着。

乙二醇自己就是早强剂。掺入水泥混凝土中,正在水泥水化历程中起催化剂的感化,它可以或许减速C3A的水化和钙矾石的构成。

 

1.3 研讨目标

 海内现在粉煤灰水泥中粉煤灰活性的引发大多为无机引发剂氯盐和硫酸盐。和有机外加剂三乙醇胺、甲酸钙、尿素等其零丁感化能对水泥发生早强的结果。目前国内对相符型早强剂的开辟和应用处在一个发展阶段。而大量的数据注解,复合早强剂的结果要远远好于零丁型早强剂。其具有很好的开发利用远景。而正在相符型早强剂中,结果最好的出过于无机-有机复合早强剂,如三乙醇胺取无机盐复合等。而大部分水泥厂正在消费水泥熟料的历程中,正在粉磨历程中都喜好增加乙二醇,将其当作助磨剂。同时乙二醇可以或许加强水泥的水化效力,因而我们便选用乙二醇、去增添水泥强度品级。文章经由过程实行去寻觅到最好的水泥早强剂配比。同时正在水泥熟料中增加粉煤灰30%,使产物的各方面的物理性能能到达尺度要求。并经由过程实行手腕去讨论此配方对粉煤灰水泥的影响机理。

2 实行局部

2.1实行质料和实验设计

2.1.1实行质料

烟台山川水泥厂52.5水泥熟料;清泉三级粉煤灰;熟石灰;硫酸钠;石膏;乙二醇

2.1.2实验设计

质料:水泥熟料,30%粉煤灰,3%石膏(水泥熟料、粉煤灰、石膏一起粉磨获得质料配方设想如表2-1

2-1外加剂粉煤灰掺合料的质量10%

Table 2-1: the quality of the admixture of fly ash admixture 10%

 

组别

质料(g)

Cao(%)

Na2SO4(%)

HOCH2CH2OH

1

450

0

0

0

2

450

0

0

0.05%

3

450

50

50

0.05%

4

450

70

30

0.05%

5

450

90

10

0.05%

6

450

100

0

0.05%

 

设想阐明

“0”阐明没有到场该物。1组和2组为空缺对照实验组,1组为450g质料,与其它组构成对比,2组到场少许的乙二醇,正在做水泥胶砂强度时,乙二醇到场水中搀杂搅拌。1,2两组对比去证实在后面的实行中乙二醇对粉煤灰水泥强度的影响。

 3,4,5,6组外加剂的质量占粉煤灰质量的1/10,此三实验组设定一个稳定的乙二醇增加量,然则改动CaoNa2SO4之间的增加比例。正在今后的实验历程当中,获得差别的数据,从而能够停止对照,便可找到最优的增加比例局限。

2.1.3实行步调

 将试模擦净,严密装配。内壁匀称刷一层机油,装上实行台。

经由过程质量比水泥:尺度砂:火1:3:0.5对沙浆的比例制备

  用大量筒丈量好适宜的火到场搅拌锅中,再加入称好的水泥。

  把锅放正在流动底座上,然后扳动掌握杆上升至搅拌位置。

  开动搅拌机,低速搅拌30然后匀称到场砂子,正在搅拌60秒后,高速拌30秒,停拌90秒。并正在最后的15用拨片器搅拌机叶片锅壁上的胶砂刮入锅中,然后继承高速搅拌一分钟

  搅拌完毕后,从搅拌锅里将胶砂分为两层装入试模当中正在装第一层时,每一个槽里放300阁下的胶砂,用大拨料器笔挺架正在模套顶部沿每一个模槽往返一次将料层铺平,再振实60次。

  装入第二层胶砂,用小拨料器播仄,振实60次。

  从振真台上取下试模,凌驾试模局部的胶砂刮去,并将试体表面抹平。正在试模上符号。16组)

  将试模放入养护箱养护。养护24小时,掏出脱模,放入水中养护。

振实器                                                               搅拌器

   Vibrating machine                                                  agitator

2.2.1   抗折强度的测定   

实验道理 :简支梁的测定要领,将样品放正在两支点上,然后正在两支点间的试样上施加集中载荷时,试样将断裂大概蜿蜒,此时标尺所显现的数字便为其抗合强度载荷。

实行步调:

养护1天和3天后,将试体从水中掏出后。

抹去样品外面的水份和杂质。整顿好夹具,包管干净无杂物。

仪器调整,把样品放正在抗折仪的支持圆柱上,以50±10N/S速度将荷载垂直天正在样品上,直至折断,纪录此时的数据                        

                                                                                                   抗合强度压力机

                                                                                               Flexural strength press

2.2.2   抗压强度的测定                                                     

实验道理 :用压力机对样品施加一个垂直的压力,压力逐步匀称增强直至样品断裂大概破裂,此时的数据据为其抗压强度。

实行步调:

养护1天和3天后,将样品从水中掏出后。

抹去样品外面的水份和杂质,消灭压台圆柱外面杂物,确保整齐。

仪器调整,瞄准中央位置安顿正在压力机的下压板上。

启动机械,匀称施加荷载,直至试件损坏,最初纪录损坏荷载强度

 

 

2.2.3  实行数据纪录

实行数据以下:

1天强度  养护室的温度是25

The intensity of 1 day (curing room temperature is 25 )

组别

1天抗折MPa

1天抗压强度KN


1

0.5

2.12

2

0.5

1.77

3

0.7

2.62

4

0.8

2.89

5

0.6

2.10

6

0.5

1.89

 

3天强度(养护室的温度是25

3 days intensity (curing room temperature is 25 )

组别

3天抗折强度Mpa

3天抗压强度KN

      1

4.5 

33.89

 

2

4.4

30.60

 

3

5.3

32.00

 

4

5.2

38.40

 

5

5.3

38.33

 

6

4.7

36.00

 

2.2.4  实行数据剖析

从获得的实行数据能够显着的看得出,无论是从1天、2天的抗合强度照样抗压强度比拟,4、5、6三组的早强结果是最显着的,那么外加剂最优合营比应当便正在4、5、6当中,换句话说,最优比就是正在乙二醇稳定的状况之下,氧化钙的比例从70%到100%、硫酸钠的比例从30%到0%当中。为了肯定那一个数值,将停止进一步的优化实行,确保数据的准确性。

2.2.5  增补优化实行数据

重新设定:

 

 

 

 

  对比组(12组) 外加剂含量占粉煤灰质量的10%

The control group (group 1, 2) accounted for 10% of the quality of fly ash admixture content

组别

质料

Cao(%)

Na2SO4(%)

乙二醇g

 

g

 

 

 

1

450  

0

0

0

2

450

0

0

0.05%

3

450

65%

35%

0.05%

4

450

75%

25%

0.05%

5

450

85%

15%

0.05%

 

 

 

 

 

 

优化实验设计设定了两个实验组,流动稳定,然则改动345组的增加比例(也就是对上面的实行456组停止优化)。根据以上的步调,对其停止3天跟7天的早强结果数据测定,从而获得最优配比。

 

 

 

 

 

Table1抗合强度

Table1 flexural strength

组别

1天抗折强度Mpa

3天抗折度Mpa

1

2.1

3.9

2

2.2

4.5

3

3.1

5.1

4

3.2

5.2

5

2.8

4.6

 

 

 

Table 2抗压强度

Table 2 the compressive strength

组别

1天抗压强度MPa

3天抗压强度MPa

1

7.05

17.70

2

7.80

21.45

3

10.19

21.98

4

9.35

21.46

5

9.75

20.45

 

2.2.5.数据剖析

以上所得的实行数据中1组跟2组的对照获得1天、3天的抗合强度抗压强度皆有所进步。尤其是3天的抗合强度的增长率到达14.9%,抗压强度到达22.5%那能够看出乙二醇对水泥晚期强度的的提拔我增进感化。而对上述实行整体的剖析能够获得,第三组的抗合强度跟抗压强度,增进最快。也就是阐明氧化钙65%加上35%的硫酸钠合营0.05%的乙二醇,是最有的合营。为了进一步研讨其感化机理,我们将对第3组合对照组第1组停止进一步的实行剖析。

2.3尺度稠度用水量、凝聚工夫、安定性的测定

2.3.1尺度稠度用水量测试

实行目标:

13两组的尺度稠度用水量测定。

实行仪器

净浆搅拌机,天平,尺度法维卡仪

步调

先将拌和火倒入搅拌锅内,然后称好的400g粉煤灰到场水中。

                 将锅放到搅拌机锅座上,升至搅拌位置。开动机械,慢速搅拌2钟,停拌15秒钟,正在那15秒内可将叶片和锅壁上的沙浆刮入锅中。接着快速搅拌2钟后停机。

   装模测试,将拌亲睦的净浆装入试模中,用小刀插捣并悄悄振动数次,刮去过剩净浆。

平后将试模和底板移到维卡仪上,并将个中心定正在试杆下,低落试杆直至取粉煤灰水泥净浆外面打仗,拧紧螺钉1–2秒钟后,忽然放松,使试杆垂直自在天沉入净浆中。

正在试杆住手沉入或开释试杆30秒钟时纪录试杆距底版之间的间隔,升起试杆,立刻擦净(该操纵,需正在90秒内完成)。

试杆沉入净浆并距底版(6±1mm的粉煤灰水泥净浆为尺度稠度净浆。

国产佳构在线手机视频_盘算公式为

                     

                     P —尺度稠度用水量(%

               mw拌和用水量,mL

               ρw —火的密度,g / mL

 

4)、实行数据

2-3-1尺度稠度用水量

Table 2-3-1 Cements

组数

mw(ml)

P(%)

A

118

29.7

C

120

30.1

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2.3.2粉煤灰净浆凝聚工夫的测定

实行目标:水泥从加水最先到落空流动性所需的工夫称为凝聚工夫(分为初凝工夫跟末凝工夫)。凝聚工夫快慢间接影响到混凝土的灌溉和施工历程。测定水泥到达初凝和末凝所需的工夫能够评定水泥的可施工性,可为现实现场水泥施工操纵供应响应的可行性操纵

实行道理:水泥凝聚工夫用净浆尺度稠度取凝聚工夫测定仪测定。当试针正在差别凝聚水平的净浆中自在沉落时,试针下沉的深度随凝聚水平的进步而减小。凭据试针下沉的深度便可判定水泥的初凝和末凝状况,从而肯定初凝工夫和末凝工夫。

实行步调:

正在圆模内侧涂一层机油,放正在玻璃板上,用尺度调理用水量的火,制成水泥尺度稠度净浆,立刻一次装入圆模内振动数次,用刮刀刮仄;然后放入干汽养护箱内。从最先加水搅拌的工夫作为水泥凝聚工夫的肇端工夫,并做纪录。

  试件正在干汽养护箱中养护至30分钟时停止第一次测定。

从养护箱中掏出圆模放到试针下,使试针取净浆外面打仗。调解凝聚工夫测定仪的试针对准标尺零点。

拧紧螺丝1~2秒后忽然放松,试针垂直自在沉入净浆,注重最后测定操纵时,应轻扶试针并以自在着落为准。邻近初凝时,每隔5min测一次。每测一次换一次位置,试针贯入的位置最少距内壁10mm。每次测完,擦净试针,并将试模放回湿气养护箱内。

当试针下沉30秒时,观察到试针距底板4±1毫米时,浆体为初凝状况,记下从加水到此时的工夫,即初凝工夫。

将测定仪上的初凝针换下,装上终凝针,倒转试模,正在湿气养护箱中养护,调解凝聚工夫测定仪的试针,瞄准表尺零点;靠近起点时,掏出;每15分钟测定一次,当试针下沉距浆体表里0.5毫米,且终凝针圆环附件最先不泛起陈迹时为末凝状况;记下从加水至此时的工夫,即终凝工夫。数据纪录:

2-3-2-1初凝工夫

Table 2-3-2-1 initial setting time

组别

试针下沉后距底板间隔 (mm)

最先工夫

(min )

完毕工夫

(min )

初凝工夫

(min )

1

3.0

11:00

13:20

140

3

30

11:20

1240

80

 

 

 

2-3-2-2 末凝工夫 

Table 2-3-2-2 final setting time

组别

试针沉入试体间隔(mm)

最先(min)工夫

 

完毕工夫

(min)

凝工夫

(min )

1

0.5

11:00

15:00

240

3

0.5

11:20

1345

145

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3实行效果取剖析

3.1粉煤灰水泥砂浆强度的效果剖析

粉煤灰硅酸盐水泥强度,GB175-2007为:

粉煤灰硅酸盐水泥强度尺度

Fly ash Portland cement strength standard

种类

强度品级

抗压强度MPa

抗合强度MPa

3d

28d

3d

28d

粉煤灰硅酸盐水泥

52.5

≥21.0

≥52.5

≥4.0

≥7.0

 

 

从对照中,我们便可看出,上述的实行数据,1组到达了国度所需的尺度,特别是3天抗折强度大大凌驾了尺度,可见,我们到场早强剂来激活水泥砂浆的活性,加强器水化效力是相称有效的。然则乙二醇取硫酸钠等外添加剂的详细感化机理借有待我们进一步的测定得出,因而,为进一步完美所得装备比计划,我们将对其停止最初的联合火测定,所接纳的要领是高温灼烧,测定其联合水量。

 

 

 

 

3.2化学联合火的测定实行    

       实行目标:经由过程高温灼烧法测定样品水化浆体化学联合水量。

实行道理是把试样放正在高温加热后其质量的削减比(以恒重后样品的加量除以样品本重的百分)。经灼烧后落空的是联合火和有机物易挥发物。固体含量测定一样平常皆正在200阁下的鼓风烘箱内处置惩罚试样,令水份或溶剂挥发。灼烧失重是正在800以上处置惩罚试样,落空的是包孕固体有机物在内的正在高温下挥发或熄灭失落的身分。从而测定含有的有机物以及其挥发、烧掉的身分所占的比例。

实行步调:

 550℃下灼烧

称与制备好的试样约5 g(准确到 10  mg),置于已正在950℃下经灼烧至恒量的瓷柑祸中,移人高温炉内,由高温逐步降低温度至(55010),灼烧需求 1h,掏出坩埚,正在氛围中稍冷,置于干燥器中冷却 45 min,称量,然后再放人高温炉内灼烧 30 min,掏出柑福,按上述要领冷却后称量,反复灼烧至恒量 。

         550C-950℃灼烧失重

    将测定了 550℃灼烧失重的试样连同钳涡一同放正在高温炉内,正在 950℃灼烧 1h,掏出柑福,正在氛围中稍冷,置于干燥器中冷却 45 min,称量,然后再放人高温炉内灼烧30 min,掏出坩埚,按上述手续冷却后称量,正在 950℃反复灼烧至恒量。

 实行效果盘算:实行数据处理睹表1:

化学联合水量表(1

Chemically combined water scale (1)

试样

3d(wt%)

7d(wt%)

1

10.34

13.17

3

11.60

15.78

 

3.2.1实行效果取剖析

水泥的凝聚和软化,是一个庞大的物理化学历程,其根本原因在于组成水泥熟料的矿物身分自己的特性。水泥熟料矿物遇水后会发作水解或水化回响反映而酿成水化物,由这些水化物根据肯定的体式格局靠多种引力互相搭接和联络构成水泥石的构造,致使发生强度。   

普通硅酸盐水泥熟料重要是由硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(β-2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)和铁铝酸四钙(4CaO·Al2O3·Fe2O3)四种矿物构成的,它们的相对含量大抵为:硅酸三钙3760%,硅酸二钙1537%,铝酸三钙715%,铁铝酸四钙1018%。这四种矿物遇水后均能起水化回响反映,但因为它们自己矿物构造上的差别和响应水化产品性子的差别,各矿物的水化速度和强度,也有很大的差别。按水化速度可分列成:铝酸三钙铁铝酸四钙硅酸三钙硅酸二钙。按终究强度可分列成:硅酸二钙硅酸三钙铁铝酸四钙铝酸三钙。而水泥的凝聚工夫,晚期强度重要取决于铝酸三钙和硅酸三钙。

早强剂的到场增进了普通硅酸盐的水化,并使水化产品增加,那对水泥强度的进步起着主动的感化。

 

4加强机制 ,99久久免费热在线佳构,久久re99热在线视频,久久99re热在线播放

      熟石灰,其化学式为Ca(OH)2它水化以后构成强碱。正在到场粉煤灰水泥以后,能为其供应一个碱性情况,能引发出粉煤灰活性。其水化所发生的0H‾离子破解粉煤灰玻璃体中的Si-OAl-O,其钙离子又是水泥构成火硬性胶凝质料所必需的。

硫酸钠,其化学式Na2SO4易溶取火,能很好的取水泥砂浆混淆,是现在对照应用水泥早强剂添加物,且价格低廉。正在水化历程当中能取混凝土之中的Ca(OH)2发生以下回响反映:

Na2SO4Ca(OH)2 + 2H2O→CaSO4•2H2 O + 2NaOH

能发生微小的二火石膏,其比拟于其他的要微小,更能引发起取水泥中的铝酸三钙的回响反映效力:

CaSO4•2H2 O + C3A + 12H2O→3CaO•Al2O3 – CaSO4•12H2 O

其水化产品,较为的坚固,所以其与到了早强的感化。

乙二醇,其化学式为HOCH2CH2OH。为有机物,简称EG。化学式为(HOCH2),是最简朴的二元醇。能取火恣意比混溶。自己就是早强剂,能增进水泥的水化阁下。

5  研讨结论和瞻望

5.1研讨结论 ,99久久免费热在线佳构,久久re99热在线视频,久久99re热在线播放

1)、增加外加剂量占粉煤灰质量的10%,个中熟石灰、硫酸钠离别占外加剂质量的65%35%,别的再加入0.05%的乙二醇时,关于中掺30%的粉煤灰水泥晚期强度的增进最快。

2)、乙二醇可以或许明显加强了水泥晚期的抗合强度。


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