礁石砂骨料混凝土的設(shè)計(jì)、制備及性能研究.pdf

1、礁石砂骨料是在港灣疏浚、航道疏通過(guò)程中挖出的礁石和礦化珊瑚的混合物，因?yàn)槠滟|(zhì)輕、多孔、孔隙率大、吸水性強(qiáng)，按照混凝土骨料學(xué)術(shù)分類，其應(yīng)屬于天然輕骨料的一種。在不破壞自然條件和節(jié)約陸地資源的情況下，利用島礁上建設(shè)過(guò)程中產(chǎn)生的礁石砂作為混凝土骨料來(lái)源，設(shè)計(jì)制備礁石砂骨料混凝土，這對(duì)于島礁設(shè)施建設(shè)過(guò)程中減少陸地資源的運(yùn)輸，充分利用施工尾渣，從而降低建設(shè)成本、降低環(huán)境負(fù)荷具有重要的意義。
　　本文結(jié)合礁石砂的理化特性，依據(jù)材料性能要求設(shè)計(jì)

2、膠凝材料的組成，制備礁石砂骨料混凝土。根據(jù)礁石砂骨料粗糙多孔的特點(diǎn)，以改善混凝土工作性為重點(diǎn)進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)，系統(tǒng)研究其物理力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)，探索活性礦物摻合料改善其力學(xué)性能和耐久性能的原理和關(guān)鍵技術(shù)。采用凈漿包覆處理，開(kāi)發(fā)了高性能礁石混凝土。利用XRD、TG-DSC、SEM、MIP等技術(shù)方法測(cè)試礦物摻合料對(duì)礁石砂骨料混凝土中孔結(jié)構(gòu)、水化產(chǎn)物的組成、硬化漿體與骨料的界面過(guò)渡區(qū)等方面的變化。實(shí)驗(yàn)研究表明：
　　(1)通過(guò)正交試

3、驗(yàn)設(shè)計(jì)分析水灰比、水泥用量和砂率對(duì)礁石砂混凝土強(qiáng)度的影響規(guī)律，結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)原材料的最優(yōu)組合為水灰比0.4，水泥用量420kg/m3，砂率38％。通過(guò)輔助膠凝材料偏高嶺土與粉煤灰、礦渣的復(fù)摻可以使礁石混凝土強(qiáng)度提高13.8%-34.7%。
　　(2)礁石砂混凝土與同配合比條件下的普通河砂混凝土相比，其早期強(qiáng)度發(fā)展較快，后期強(qiáng)度發(fā)展緩慢，28d強(qiáng)度低于普通河砂混凝土。其中三摻粉煤灰(15wt%)、礦粉(15wt%)、偏高嶺土(5wt%

4、)普通河砂混凝土樣28d強(qiáng)度達(dá)到49.3MPa；三摻粉煤灰(15wt%)、礦粉(15wt%)、偏高嶺土(5wt%)礁石砂混凝土樣28d強(qiáng)度達(dá)到47.8MPa，較未摻摻合料的礁石砂混凝土強(qiáng)度增加了21%。
　　(3)通過(guò)對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)下的礁石砂混凝土水化產(chǎn)物相與熱重分析可知，礁石砂混凝土和河砂混凝土具有相同的水化產(chǎn)物，其28d水化產(chǎn)物為鈣礬石、氫氧化鈣、水化硅酸鈣與水化鋁酸鈣。礦物摻合料使得礁石砂混凝土的結(jié)構(gòu)更加致密，提高了礁石砂骨料

5、混凝土的強(qiáng)度，對(duì)于單摻組合效果最好是單摻5wt%偏高嶺土；復(fù)摻組合效果最好的是復(fù)摻15wt%礦粉和5wt%偏高嶺土。孔結(jié)構(gòu)分析可知，礦物摻合料加入，優(yōu)化了礁石砂混凝土的孔結(jié)構(gòu)，使得礁石砂混凝土孔徑細(xì)化，孔徑分布更加合理，致密度提高。
　　(4)礁石砂混凝土早齡期的抗氯離子滲透性能優(yōu)于普通河砂混凝土，其28d的氯離子擴(kuò)散系數(shù)為3.6×10-12m2/s，根據(jù)混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)，評(píng)價(jià)礁石砂混凝土氯離子滲透性為中等。其中單摻5

6、wt%偏高嶺土、復(fù)摻15wt%礦粉與5wt%偏高嶺土可以顯著降低礁石砂混凝土的氯離子擴(kuò)散系數(shù)，降幅分別達(dá)66.7%、79.2%，氯離子擴(kuò)散系數(shù)評(píng)價(jià)分別為中等、低等；三摻15wt%粉煤灰、15wt%礦粉和5wt%樣偏高嶺土礁石砂混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)最小，氯離子擴(kuò)散系數(shù)評(píng)價(jià)為低。
　　(5)礁石砂混凝土的干燥收縮率大于相同配合比的普通河砂混凝土，無(wú)論單摻、復(fù)摻及三摻礦物摻合料均可以降低礁石砂混凝土的干燥收縮，其中三摻15wt%FA、1

7、5wt%S和5wt%MK組的干燥收縮值降幅達(dá)50%以上。礁石砂混凝土的早齡期碳化深度低于同標(biāo)號(hào)河砂混凝土，隨著齡期的增加，礁石砂混凝土碳化深度最終高于河砂混凝土。粉煤灰的加入，增加了礁石砂混凝土的碳化深度，而礦粉和偏高嶺土的加入，降低礁石砂混凝土的碳化深度。
　　(6)與未采用凈漿包覆處理組相比，采用不同礦物摻合料凈漿包覆處理礁石骨料均大幅度降低了礁石砂混凝土的氯離子擴(kuò)散系數(shù)和碳化深度，其中摻入5%偏高嶺土復(fù)合20%粉煤灰、10%