本文選題：石灰石粉 + 玻璃粉�。� 參考：《武漢大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：當(dāng)前,大量的工業(yè)廢棄物(如粉煤灰、石灰石粉、廢棄玻璃等)造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。我國(guó)是混凝土使用大國(guó),在混凝土中盡可能多的使用廉價(jià)的摻合料(特別是工業(yè)廢料),以替代部分水泥,在保證混凝土的性能的前提下,將其再利用以降低能耗和生產(chǎn)成本,節(jié)約資源,減少環(huán)境污染,將成為混凝土工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。 本文針對(duì)粉煤灰、石灰石粉、玻璃粉三種廢棄物的粉末在水泥基材料中的水化機(jī)理及性能影響開(kāi)展了深入研究,主要工作及結(jié)論如下： 以摻量、水膠比、養(yǎng)護(hù)條件、齡期、細(xì)度為條件變量,按照排列組合的方式成型砂漿試件,探討各種廢棄物的粉末對(duì)砂漿宏觀性能影響。結(jié)果表明,低摻量粉煤灰或石灰石粉砂漿后期強(qiáng)度增長(zhǎng)較快,復(fù)摻粉煤灰與石灰石粉可以有效降低強(qiáng)度損失。摻玻璃粉的砂漿試件強(qiáng)度隨齡期增加而增長(zhǎng),最佳摻量為10%。提高玻璃粉細(xì)度、降低水膠比、高溫養(yǎng)護(hù)都會(huì)增加玻璃粉的火山灰活性,提高強(qiáng)度。 配制不同配合比和不同摻量粉煤灰、石灰石粉的凈漿與砂漿試件,將其浸泡在鹽酸與硫酸鎂復(fù)合侵蝕溶液中,其中硫酸鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%,運(yùn)用pH測(cè)試儀測(cè)試溶液的pH值變化并采用強(qiáng)度試驗(yàn)、XRD測(cè)試方法,觀測(cè)不同侵蝕時(shí)間水泥石強(qiáng)度和侵蝕產(chǎn)物的變化。研究表明,石灰石粉摻量較高及單摻硅粉對(duì)于砂漿試件在侵蝕后期的抗復(fù)合侵蝕具有不利影響,復(fù)摻粉煤灰與硅粉可以改善砂漿試件的抗復(fù)合侵蝕性能。在侵蝕早期,石灰石粉含量較多的試件,酸性侵蝕占主要地位,加劇了試件內(nèi)部膠凝材料的分解。 采用砂漿棒快速法,將玻璃粉代替標(biāo)準(zhǔn)砂用作骨料,研究各種骨料替代率條件下,砂漿棒ASR膨脹率大小。摻量為50%時(shí),14d ASR膨脹率最大。將玻璃粉骨料與標(biāo)準(zhǔn)砂以1：1比例成型試件,探討各種玻璃粉細(xì)度、摻量、養(yǎng)護(hù)溫度、齡期條件下對(duì)砂漿棒ASR反應(yīng)的抑制效果,結(jié)合XRD、SEM測(cè)試結(jié)果,研究了玻璃粉對(duì)ASR反應(yīng)的抑制機(jī)理。 采用德國(guó)TONI Technik公司的ToniCal差熱式量熱儀,在72h內(nèi)不間斷地測(cè)量膠凝材料在水化過(guò)程中的放熱速率以及放熱量,根據(jù)化學(xué)動(dòng)力學(xué)方法,建立摻粉煤灰、石灰石粉、玻璃粉的水泥基材料水化動(dòng)力學(xué)模型,得出摻粉煤灰的水化反應(yīng)機(jī)制更接近于普通硅酸鹽水泥；摻入石灰石粉促進(jìn)了水泥的早期水化,當(dāng)石灰石粉摻量增大到50%時(shí),復(fù)合膠凝材料的水化反應(yīng)劇烈且水化過(guò)程持續(xù)時(shí)間較短。玻璃粉的摻入加速了水泥早期水化速率,表現(xiàn)出良好的火山灰活性。 采用壓汞測(cè)試法與吸水動(dòng)力學(xué)方法分析了不同粉煤灰、石灰石粉、玻璃粉摻量下水泥基材料孔徑變化,得出標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下早期摻粉煤灰的水泥基材料孔徑分布優(yōu)于石灰石粉,且隨著摻量的增大、水膠比的降低,孔徑越均勻,后期由于石灰石粉參與水化,摻石灰石粉的水泥基材料強(qiáng)度增長(zhǎng)率更高。由于玻璃粉的填充作用與火山灰活性的發(fā)揮,在一定范圍內(nèi),隨著摻量的增加,有害孔隙顯著減少,結(jié)構(gòu)更致密。 采用正交實(shí)驗(yàn),探討水膠比、粉煤灰摻量、石灰石粉摻量、是否摻入硅粉對(duì)高性能水泥基材料抗壓強(qiáng)度的影響,結(jié)合XRD、SEM等測(cè)試方法,得出粉煤灰對(duì)超高性能水泥基材料抗壓強(qiáng)度的影響較小。高溫蒸養(yǎng)激發(fā)了摻有石灰石粉的高性能水泥基材料在短時(shí)間內(nèi)參與水化,并生成較穩(wěn)定的3CaO·Al203·CaC03·11H2O和3CaO·Al203·3CaCO3(?)32H2O。石灰石粉的早期加速水化作用與純水泥材料相差并不大。 選取玻璃粉磨0.5h、1h、2h三種細(xì)度,水膠比0.16、0.20兩種,0%、10%、20%、30%四種摻量,研究?jī)魸{和砂漿在各種條件下抗壓強(qiáng)度的變化。結(jié)果表明,在水膠比為0.16時(shí),抗壓強(qiáng)度隨著玻璃粉摻量的增加而先增后減；在水膠比為0.20時(shí),抗壓強(qiáng)度隨著摻量的增加而增大,相比較而言,20%摻量為最佳。玻璃粉磨1h及以上時(shí),在高性能水泥基材料中火山灰效應(yīng)良好,且適當(dāng)?shù)奶畛淞怂嗨a(chǎn)物的空隙,提高了抗壓強(qiáng)度。
[Abstract]:At present , a large amount of industrial waste ( such as fly ash , limestone powder , waste glass , etc . ) has caused serious environmental pollution and waste of resources . Our country is a big country in concrete . As much as possible in the concrete , cheap admixtures ( especially industrial waste ) are used as much as possible in order to replace partial cement . In order to reduce energy consumption and production cost , save resources and reduce environmental pollution , it will become the inevitable trend of sustainable development of concrete industry .

In this paper , the hydration mechanism and the effect of the powder of three wastes , such as fly ash , limestone powder and glass powder , are studied in detail . The main work and conclusion are as follows :

The results show that the strength of mortar specimens with low content of fly ash or limestone powder increases with the increase of age , and the optimum mixing amount is 10 % . The ash activity of glass powder can be increased and the strength can be improved by increasing the fineness of glass powder , reducing water - cement ratio and high - temperature curing .

The results show that the content of limestone powder is 2 % , the pH value of the test solution is changed and the strength test and XRD test method are used to measure the change of the strength and corrosion product of cement stone in different erosion time .

Using the mortar bar method , the glass powder was used as aggregate to replace the standard sand as aggregate . The ASR expansion ratio of mortar bar was the biggest under the condition of substitution rate of aggregate . The inhibition effect of glass powder aggregate and standard sand on ASR reaction of mortar bar was studied . The inhibition mechanism of glass powder on ASR reaction was studied by combining XRD and SEM .

The hydration kinetics model of cement - based materials with fly ash , limestone powder and glass powder was established by using ToniCal differential thermal calorimeter of TONI Technik GmbH in Germany . Based on the chemical kinetics method , the hydration kinetic model of cement - based materials with fly ash , limestone powder and glass powder was established , and the hydration reaction mechanism of fly ash was found to be closer to common Portland cement .
The addition of limestone powder promoted the early hydration of cement . When the content of limestone powder increased to 50 % , the hydration reaction of composite cementitious material was violent and the duration of hydration process was short . The incorporation of glass powder accelerated the early hydration rate of cement and showed good volcanic ash activity .

The pore size distribution of cement - based materials with different fly ash , limestone powder and glass powder was analyzed by mercury - pressing test and hydrokinetics method . It was concluded that the pore size distribution of cement - based materials with early - stage fly ash was better than that of limestone powder under the condition of standard curing .

The influence of cement ratio , fly ash content and limestone powder content on the compressive strength of high - performance cement - based material was investigated by orthogonal experiment . The influence of fly ash on the compressive strength of high - performance cement - based material was studied by means of XRD , SEM and so on .

The results show that the compressive strength decreases with the increase of the content of glass powder when the ratio of cement ratio is 0.16 .
When the water - to - cement ratio is 0.20 , the compressive strength increases with the increase of the mixing amount , and the amount of 20 % is the best . When the glass powder is ground for 1h and above , the volcanic ash effect is good in the high - performance cement - based material , and the voids of the cement hydration product are properly filled , and the compressive strength is improved .

【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU528

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