低用水量下大摻量摻合料高性能混凝土的特性和評(píng)價(jià).pdf

1、傳統(tǒng)混凝土的主要原材料.水泥生產(chǎn)過(guò)程中,存在巨大的資源和能源消耗情況以及嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)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(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境和實(shí)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(duì)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(shí)對(duì)其工作性能、力學(xué)性能以及微觀結(jié)構(gòu)與水化成份等特性進(jìn)行了研

2、究,在此基礎(chǔ)上,從混凝土的抗碳化性和抗氯離子擴(kuò)散性能兩個(gè)方面評(píng)估了大摻量摻合料高性能混凝土的耐久性問(wèn)題。
　　 本文的主要研究工作和結(jié)論如下:
　　 (1)在減水劑存在下?lián)綋胶狭系乃嗖牧蠎腋∫旱碾妼?dǎo)測(cè)定結(jié)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(huì)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(dǎo)致減緩水化效果的差別會(huì)減少,聚羧基減水劑作用更大。水化放熱速率第

3、一個(gè)峰的測(cè)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(huì)隨著摻合料用量的大幅增加而減少。
　　 (2)以粉煤灰、硅灰、磨細(xì)礦渣等摻合料替代部分水泥,即使摻合料的摻量達(dá)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(qiáng)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(qiáng)度增進(jìn)率明顯提高,而且復(fù)合摻合料的

4、抗壓強(qiáng)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(xì)化,小于20nm的無(wú)害孔增多,復(fù)合摻加效果更好;復(fù)合摻加摻合料比單摻更能消耗水泥水化產(chǎn)生的Ca(OH)2,三者復(fù)合與水泥水化產(chǎn)生的Ca(OH)2反應(yīng)的速度大于一種或兩種摻合料復(fù)合的情況。在低用水量大摻量摻合料的情況下,會(huì)使混凝土中孔隙細(xì)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(qiáng)

5、度增長(zhǎng)率提高的主要原因。
　　 (4)碳化作用對(duì)砂漿和混凝土的性能影響不一致,碳化會(huì)使砂漿抗壓強(qiáng)度增大,但使水泥砂漿抗折強(qiáng)度降低;隨摻合料的摻量增加碳化作用對(duì)水泥砂漿抗折強(qiáng)度影響增大。碳化作用使砂漿總孔隙率降低;孔隙率對(duì)水泥砂漿抗碳化能力的影響大于Ca(OH)2含量的影響。復(fù)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(guò)改變混凝

6、土Ca(OH)2和孔隙,來(lái)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(huì)降低了混凝土的抗碳化能力;同碳化作用對(duì)砂漿的影響一致,孔隙率對(duì)混凝土抗碳化能力的影響大于Ca(OH)2含量的影響?；谔蓟碚撃Ｐ驮O(shè)計(jì)的碳化深度計(jì)算軟件能夠較好的用于砂漿碳化深度計(jì)算,但計(jì)算得到的混凝土理論碳化深度與實(shí)際碳化深度相比計(jì)算仍有差異,說(shuō)明不能用碳化作用下砂漿的性質(zhì)變化來(lái)反映到混凝土性質(zhì)的變化,二者之間不存在明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)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(fù)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(shí)性提高,增強(qiáng)了其抗氯離子擴(kuò)散性能。不同的混凝土都表現(xiàn)出隨著擴(kuò)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(kuò)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(guān)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?？偮入x子的含量與自由。氯離子含量的關(guān)系表現(xiàn)良好的線性關(guān)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(yù)測(cè)模型,合適的摻合料,會(huì)使混凝土服役壽命延長(zhǎng),復(fù)合雙摻和三摻的高性能混凝土的服役壽命更長(zhǎng),這是由于其較低的氯離子擴(kuò)散系數(shù)決定的;同時(shí),增大混凝土保護(hù)層厚度是提高混凝