低用水量下大摻量摻合料高性能混凝土的特性和評價.pdf

1、傳統(tǒng)混凝土的主要原材料.水泥生產過程中,存在巨大的資源和能源消耗情況以及嚴重的環(huán)境污染問題,減少水泥的使用,增加粉煤灰、礦渣等工業(yè)廢渣(摻合料)使用量,制備性能優(yōu)異、耐久性良好的高性能混凝土,對保護生態(tài)環(huán)境和實現(xiàn)混凝土可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本論文從優(yōu)選高效減水劑和摻合料出發(fā),研究高效減水劑和摻合料對水泥早期水化特性的影響,探索在低用水量下制備大摻量摻合料高性能混凝土的方法,同時對其工作性能、力學性能以及微觀結構與水化成份等特性進行了研

2、究,在此基礎上,從混凝土的抗碳化性和抗氯離子擴散性能兩個方面評估了大摻量摻合料高性能混凝土的耐久性問題。
　　 本文的主要研究工作和結論如下:
　　 (1)在減水劑存在下?lián)綋胶狭系乃嗖牧蠎腋∫旱碾妼y定結果表明,聚羧基系減水劑和萘系減水劑的加入在早期有加速水化的跡象,萘系減水劑更加敏感,但隨后會減緩膠凝材料的水化速度,在大摻量摻合料的條件下,減水劑種類所導致減緩水化效果的差別會減少,聚羧基減水劑作用更大。水化放熱速率第

3、一個峰的測定也表明,不同種類和用量的減水劑,其減緩水化效果的差別同樣會隨著摻合料用量的大幅增加而減少。
　　 (2)以粉煤灰、硅灰、磨細礦渣等摻合料替代部分水泥,即使摻合料的摻量達到了70％,在高效減水劑配合下,可以在低用水量下配制出具有良好工作性能和滿足強度要求的大摻量摻合料高性能混凝土。在低用水量下,摻加摻合料高性能混凝土的工作性能明顯優(yōu)于不摻加摻合料的普通混凝土,28天(d)和91天抗壓強度增進率明顯提高,而且復合摻合料的

4、抗壓強度增加更加明顯。
　　 (3)在合適的摻合料摻量下,能明顯改善混凝土的孔分布使孔隙細化,小于20nm的無害孔增多,復合摻加效果更好;復合摻加摻合料比單摻更能消耗水泥水化產生的Ca(OH)2,三者復合與水泥水化產生的Ca(OH)2反應的速度大于一種或兩種摻合料復合的情況。在低用水量大摻量摻合料的情況下,會使混凝土中孔隙細化、改善孔徑分布和減少Ca(OH)2含量,生成更多的水化C-S-H凝膠和含鋁(鐵)水化物,這是混凝土后期強

5、度增長率提高的主要原因。
　　 (4)碳化作用對砂漿和混凝土的性能影響不一致,碳化會使砂漿抗壓強度增大,但使水泥砂漿抗折強度降低;隨摻合料的摻量增加碳化作用對水泥砂漿抗折強度影響增大。碳化作用使砂漿總孔隙率降低;孔隙率對水泥砂漿抗碳化能力的影響大于Ca(OH)2含量的影響。復合摻入多種摻合料雖然降低了水泥砂漿Ca(OH)2含量,但多種摻合料疊加有效降低了水泥砂漿孔隙率,從而有效提高了材料抗碳化能力;各種摻合料的摻入也通過改變混凝

6、土Ca(OH)2和孔隙,來改變大摻量摻合料混凝土的抗碳化性能,在摻量大于30％的情況下,摻合料的加入同樣會降低了混凝土的抗碳化能力;同碳化作用對砂漿的影響一致,孔隙率對混凝土抗碳化能力的影響大于Ca(OH)2含量的影響。基于碳化理論模型設計的碳化深度計算軟件能夠較好的用于砂漿碳化深度計算,但計算得到的混凝土理論碳化深度與實際碳化深度相比計算仍有差異,說明不能用碳化作用下砂漿的性質變化來反映到混凝土性質的變化,二者之間不存在明顯的對應關系

7、。
　　 (5)低用水量下,摻加摻合料的混凝土的抗氯離子滲透能力高于普通混凝土,表明摻加、復合摻加兩種或三種摻合料混凝土由于各礦物摻合物之間的“協(xié)同作用”,使混凝土密實性提高,增強了其抗氯離子擴散性能。不同的混凝土都表現(xiàn)出隨著擴散深度的增加,混凝土中總氯離子含量和自由氯離子含量呈線性降低,但在固化氯離子含量方面表現(xiàn)為表面處呈線性降低,擴散到一定深度處,濃度趨于恒定?；炷林锌偮入x子含量與自由氯離子含量和固化氯離子含量之間均存在一

8、定的線性關系,總氯離子含量的高低不影響自由氯離子和固化氯離子之間的分配。總氯離子的含量與自由。氯離子含量的關系表現(xiàn)良好的線性關系,總氯離子含量幾乎是自由氯離子含量“唯一"的影響因素,但并不是影響固化氯離子含量的唯一因素。
　　 (6)基于Fick第二定律和混凝土壽命預測模型,合適的摻合料,會使混凝土服役壽命延長,復合雙摻和三摻的高性能混凝土的服役壽命更長,這是由于其較低的氯離子擴散系數(shù)決定的;同時,增大混凝土保護層厚度是提高混凝