輕質(zhì)高性能自密實混凝土研究.pdf

1、針對輕質(zhì)高性能自密實混凝土的科學問題和工程應用問題，課題將水泥化學、混凝土學、流變學、表面化學、模糊數(shù)學、計算機應用等學科的知識有效結(jié)合，開展了系統(tǒng)的理論與應用基礎研究。
　　 高性能外加劑是課題研究的核心。根據(jù)高分子設計原理，合成了丙烯酸類聚羧酸系減水劑、馬來酸類聚羧酸系減水劑、改性草漿堿木素木質(zhì)素磺酸鹽減水劑、聚羧酸類混凝土引氣劑，以DLVO理論和空間位阻效應理論為指導，通過測定紅外光譜、減水劑在水泥顆粒表面的等溫吸附性能、

2、減水劑對水泥－電位的影響、減水劑水溶液的表面張力、摻減水劑的水泥漿體流動性能，研究了減水劑的吸附－分散特性及其作用機理；研究了可溶性硫酸鹽對聚羧酸系減水劑分散作用的影響；通過SEM測試和分析研究了聚羧酸系減水劑對水泥早期水化反應的影響；研究了復合聚羧酸系減水劑組成及其與常用混凝土外加劑的配伍性；通過測定混凝土含氣量、氣泡間距、新拌混凝土工作性、28d抗壓強度、摻引氣劑的混凝土經(jīng)300次凍融循環(huán)相對動彈性模量的變化，研究了摻聚羧酸類引氣劑

3、的混凝土工程性能；研究了F型礦物外加劑、內(nèi)養(yǎng)護劑的應用性能。研究結(jié)果表明，聚羧酸系減水劑是輕質(zhì)高性能自密實混凝土適用的減水劑品種，主要通過空間位阻效應對水泥顆粒起吸附－分散作用，且可加速水泥早期水化反應進程，促進水化硫鋁酸鹽的形成；將丙烯酸類和馬來酸類聚羧酸系減水劑復配使用，可獲得高分散及其經(jīng)時保持效果；復合聚羧酸系減水劑與與可溶性硫酸鹽不相容、與羥基羧酸鹽緩凝劑復合時分散性能不穩(wěn)定、粉煤灰的電負性可彌補聚羧酸減水劑靜電斥力的不足、與適

4、量普通鈣鹽減水劑復合可提高減水和保塑效能；以粉煤灰為主要原料制備的F型礦物外加劑，可取代10％水泥使用，并可補償水泥基材料收縮；內(nèi)養(yǎng)護劑可提高水泥基材內(nèi)部相對濕度和水泥水化程度，減少混凝土收縮。
　　 輕質(zhì)高性能自密實混凝土配合比設計是課題研究的關(guān)鍵。建立了漿體含量模型，通過測定坍落擴展度、L－型盒流動高度比、J－環(huán)擴展度表征輕質(zhì)高性能自密實混凝土的自密實性能。根據(jù)模型計算和試驗結(jié)果，輕質(zhì)高性能自密實混凝土較合理的配合比參數(shù)為：

5、漿體含量340-3801/m3；水粉比0.8－0.9；輕粗集料280-3501/m3；細集料與填料體積之和占砂漿體積的26.9-44.0％；混凝土用水量以不超過175kg/m3為宜。
　　 輕質(zhì)高性能自密實混凝土工作性評價體系、性能及輕集料混凝土界面微觀結(jié)構(gòu)研究是課題研究的重點。研究了輕質(zhì)高性能自密實混凝土工作性的技術(shù)指標和評價方法；測定了輕質(zhì)高性能自密實混凝土工作性、干表觀密度、抗壓強度、劈裂抗拉強度、抗折強度、干燥收縮性能、

6、抗凍融耐久性、滲透性、抗碳化性能、抗氯離子侵蝕性能；通過SEM測試分析和對界面過渡區(qū)水化產(chǎn)物進行數(shù)字特征分析，研究了輕集料混凝土界面過渡區(qū)微觀形貌。研究結(jié)果表明，輕質(zhì)高性能自密實混凝土應滿足h2/h1≥0.75、坍落擴展度≥650m、J－型環(huán)擴展度≥550m、離析率<20％；可利用坍落擴展度與L－型盒組合或坍落擴展度與J-型環(huán)組合試驗方法或采用模糊綜合評判評價輕質(zhì)高性能自密實混凝土工作性；干表觀密度1527kg/m3-1712kg/m3

7、的輕質(zhì)高性能自密實混凝土，在用水量為165-180kg/m3、漿體含量為360-380kg/m3、水粉比0.80-0.90、細集料體積占砂漿體積的35％、以10％F型礦物外加劑和40％粉煤灰取代硅酸鹽水泥時，新拌混凝土具有優(yōu)良的工作性；根據(jù)水膠比大小，輕質(zhì)高性能自密實混凝土28天抗壓強度滿足C50和C60要求，28天以后混凝土強度仍有較大漲幅，混凝土28天的拉壓比為0.079-0.091、折壓比為0.082-0.087；混凝土91d齡期

8、內(nèi)的干燥收縮值與常規(guī)混凝土相當；經(jīng)過300次凍融循環(huán)后，相對動彈性模量大于90％，質(zhì)量損失小于0.1％；輕質(zhì)高性能自密實混凝土滲透性較低、抗碳化性能、抗氯離子侵蝕性能良好；根據(jù)SEM研究結(jié)果和界面過渡區(qū)水化產(chǎn)物數(shù)字特征分析結(jié)果，輕集料混凝土界面過渡區(qū)中，很難發(fā)現(xiàn)結(jié)晶完好的六方板狀Ca(OH)2的富集，且隨著齡期的增長，輕集料混凝土的界面過渡區(qū)變得更為致密，到28d時已較難區(qū)別；在3d時，礦渣微粉和粉煤灰在輕集料混凝土界面過渡區(qū)中主要起填