本文選題：復(fù)合水泥　切入點(diǎn)：體積穩(wěn)定性　出處：《華南理工大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：利用工業(yè)廢渣作為輔助性膠凝材料生產(chǎn)復(fù)合水泥，不僅消除了廢渣堆積和處理過程所造成的環(huán)境負(fù)荷，還可顯著降低水泥生產(chǎn)過程中資源、能源消耗和CO2排放量。更重要的是，利用輔助性膠凝材料與水泥熟料在組成、水化活性等特性上的差異，可改善復(fù)合水泥漿體的體積穩(wěn)定性，進(jìn)而提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和服役壽命，而這些優(yōu)異性能是硅酸鹽水泥基材料所不具備的。目前，眾多學(xué)者研究了輔助性膠凝材料種類、摻量對復(fù)合水泥漿體變形的影響，雖獲得了一些實用性較強(qiáng)的研究成果，但均未從本質(zhì)上揭示復(fù)合水泥漿體變形的影響因素及作用機(jī)理。本文通過調(diào)控輔助性膠凝材料顆粒分布改變復(fù)合水泥漿體初始堆積狀態(tài)和水化進(jìn)程，研究了復(fù)合水泥漿體變形的影響因素及作用機(jī)理，以期建立基于體積穩(wěn)定性的復(fù)合水泥優(yōu)化設(shè)計方法。 研究了粒度對硅酸鹽水泥、礦渣、粉煤灰漿體變形的影響，為調(diào)控和優(yōu)化復(fù)合水泥漿體變形奠定基礎(chǔ)。結(jié)果表明：隨膠凝材料粒徑的減小，硅酸鹽水泥、礦渣、粉煤灰的化學(xué)收縮逐漸增加，細(xì)粒度區(qū)間（D50=1.88μm）水泥的14d化學(xué)收縮為7mL/100g，約為粗粒度區(qū)間（D50=34.07μm）水泥的兩倍。當(dāng)膠凝材料粒度相同時，硅酸鹽水泥的化學(xué)收縮遠(yuǎn)高于礦渣的化學(xué)收縮，而礦渣的化學(xué)收縮遠(yuǎn)高于粉煤灰的化學(xué)收縮。例如：D50=1.88μm水泥14d的化學(xué)收縮（7mL/100g），比D50=1.80μm礦渣14d化學(xué)收縮（2.8mL/100g）大。隨水膠比的減小，硅酸鹽水泥漿體的自收縮逐漸增大。隨粒徑的減小，硅酸鹽水泥漿體的自收縮大幅度增加。例如，在標(biāo)準(zhǔn)稠度下，粗粒度區(qū)間（D50=34.07μm）硅酸鹽水泥漿體的14d自收縮為300μm/m，中粒度區(qū)間（D50=8.40μm）硅酸鹽水泥漿體的14d自收縮為1200μm/m左右，而細(xì)粒度區(qū)間（D50=1.88μm）硅酸鹽水泥漿體的14d自收縮為4000μm/m左右，說明粒度對硅酸鹽水泥漿體的自收縮具有非常顯著的影響。 按照水泥熟料與輔助性膠凝材料優(yōu)化匹配原則，將細(xì)粒度區(qū)間（D50=1.88μm）、中粒度區(qū)間（D50=8.40μm）和粗粒度區(qū)間（D50=34.07μm）水泥熟料替代為相應(yīng)粒度區(qū)間輔助性膠凝材料，制備了低熟料用量級配復(fù)合水泥，同時參照工業(yè)化生產(chǎn)過程，將不同粒度區(qū)間輔助性膠凝材料直接摻入到硅酸鹽水泥中，制備了參比復(fù)合水泥。對比研究了輔助性膠凝材料粒度對兩種復(fù)合水泥漿體變形的影響： （1）礦渣-硅酸鹽水泥體系中，隨著礦渣粒度的減小，參比復(fù)合水泥的強(qiáng)度逐漸增大，其化學(xué)收縮和自收縮大幅度增加（特別是水化早期）。當(dāng)在硅酸鹽水泥中摻入33%（體積比）細(xì)粒度區(qū)間（D50=1.88μm）礦渣時，參比復(fù)合水泥漿體的自收縮較硅酸鹽水泥漿體的幾乎沒有降低。采用細(xì)粒度區(qū)間礦渣替代細(xì)粒度區(qū)間水泥熟料，制備的級配復(fù)合水泥早期強(qiáng)度雖然略低于硅酸鹽酸水泥，但是其28d強(qiáng)度卻高于硅酸鹽水泥的。雖然該級配復(fù)合水泥的化學(xué)收縮略高于硅酸鹽水泥的，但其早期和后期自收縮卻遠(yuǎn)低于參比復(fù)合水泥的自收縮。例如，參比復(fù)合水泥（PII+Gf）漿體的3d和14d自收縮分別約為1500μm/m和2000μm/m，級配復(fù)合水泥（GCC）漿體的3d和14d自收縮分別約為800μm/m和1500μm/m。因此，在保證復(fù)合水泥力學(xué)性能的前提下，級配復(fù)合水泥漿體早期變形遠(yuǎn)低于硅酸鹽水泥和參比復(fù)合水泥，非常有利于改善復(fù)合水泥基材料塑性收縮開裂和耐久性。 （2）粉煤灰-硅酸鹽水泥體系中，隨粉煤灰粒度的減小，參比復(fù)合水泥的3d強(qiáng)度均較低且變化不大，但是其28d強(qiáng)度卻逐漸增大，但仍遠(yuǎn)低于硅酸鹽水泥的強(qiáng)度；級配復(fù)合水泥3d強(qiáng)度逐漸減小，28d強(qiáng)度變化不大。值得注意的是，粉煤灰大幅度降低了復(fù)合水泥的化學(xué)收縮和自收縮。硅酸鹽水泥漿體的14d自收縮為1700μm/m，而級配復(fù)合水泥（FCC）漿體的14d自收縮僅為500μm/m，說明粉煤灰的摻入雖然降低了復(fù)合水泥的強(qiáng)度，但顯著改善水泥漿體的變形。 為改善復(fù)合水泥漿體的體積穩(wěn)定性，對復(fù)合水泥的組成進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。在細(xì)粒度區(qū)間復(fù)合摻入礦渣和粉煤灰，可在保證復(fù)合水泥力學(xué)性能的前提下，顯著改善級配復(fù)合水泥漿體的體積穩(wěn)定性。例如，（2/3G+1/3F）CF復(fù)合水泥的早期強(qiáng)度雖然較低，但其28d強(qiáng)度（45Mpa）較高，接近硅酸鹽水泥28d的強(qiáng)度，特別是其早期化學(xué)收縮和自收縮遠(yuǎn)低于硅酸鹽水泥的，說明級配復(fù)合水泥的體積穩(wěn)定性得到了顯著改善。其機(jī)理在于：硅酸鹽水泥漿體早期強(qiáng)度發(fā)展快、后期強(qiáng)度高，同時其早期收縮也較大，在塑性階段易出現(xiàn)開裂，進(jìn)而影響其耐久性和服役壽命。參比復(fù)合水泥漿體雖然收縮量較低、收縮速率較慢（與硅酸鹽水泥漿體相比），但其強(qiáng)度發(fā)展較慢、后期強(qiáng)度也較低，其強(qiáng)度和收縮發(fā)展趨勢與硅酸鹽水泥漿體的基本一致，因此，參比復(fù)合水泥的體積穩(wěn)定性并未得到本質(zhì)改善。與硅酸鹽水泥漿體相比，級配復(fù)合水泥漿體的強(qiáng)度發(fā)展也較快、后期強(qiáng)度較高，但其收縮量較小、收縮速率較慢，因此，，級配復(fù)合水泥的體積穩(wěn)定性得到了顯著改善。本研究成果為改善復(fù)合水泥基材料的體積穩(wěn)定性奠定了基礎(chǔ)，有利于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性和服役壽命的提高，具有重要的學(xué)術(shù)價值和實際意義。
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【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TQ172.71

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1603656