硫酸钙晶须水泥砂浆力学性能及增强机理 论文

针对水泥砂浆使用环境的多样性要求，结合硫酸钙晶须的自身特点，为实现增强与增韧的目的，采用外掺法将硫酸钙晶须加入水泥砂浆。通过实验研究了2%、4%、6%和8%（质量百分数）掺量的硫酸钙晶须对水泥砂浆物理性能和力学性能的影响，提出了水泥砂浆工作性能最佳、力学强度最优时的硫酸钙晶须掺量及水灰比。还通过微观试验分析了硫酸钙晶须水泥砂浆的强度增强机理。实验结果表明，水泥砂浆的凝结时间随硫酸钙晶须掺量的增大先延长后缩短，当硫酸钙晶须掺量为4%时，水泥砂浆的凝结时间最长；而当水灰比为0.5、硫酸钙晶须掺量为6%时，水泥砂浆的抗折抗压强度增强效果最佳。

硫酸钙晶须在水泥砂浆中的作用机制不仅限于提高强度，还能够缓解水泥砂浆内部裂缝尖端的应力集中，阻碍裂纹发展，实现增强与增韧效果。这一发现与石粉对水泥砂浆性能影响及机理研究中的部分结论相呼应，该研究也指出石粉在一定掺量下对水泥砂浆强度和耐久性的积极影响（详细研究可见这里）。油酸钠改性无水硫酸钙晶须及其机理研究也探讨了类似的增强机制，其中提到油酸钠改性可以进一步优化硫酸钙晶须的力学性能表现（更多详情见这里）。

硫酸钙晶须与水泥基体的桥接效应显著提高了整体材料的抗裂性，这一效应与碳纳米管增强水泥砂浆的力学性能研究中探讨的纳米材料增强机制有相似之处，进一步支持了高掺量硫酸钙晶须在提高水泥砂浆韧性方面的优越性（详细信息请参考此研究）。