【摘要】：我國寒冷地區(qū)地域遼闊,包括了“三北”地區(qū)13個省、市、自治區(qū),占全國面積的50%以上,冬季時間長達3-6個月,因此,在寒冷地區(qū)冬季混凝土施工技術(shù)的研究顯得尤為重要。硅酸鹽水泥的水化放熱行為包括水化放熱速率和放熱量,其對混凝土的耐久性有很大影響；在堿性條件下,礦渣會發(fā)生水化反應,生成硅酸鈣凝膠和沸石類的水化產(chǎn)物,其形成的固體結(jié)構(gòu)十分致密。低溫下水泥水化模型的提出,為寒冷地區(qū)冬季混凝土的施工提供了理論支持。因此,研究礦渣-水泥復合膠凝材料體系在低溫下的水化規(guī)律,具有重大意義。本文重點研究礦渣-水泥復合膠凝材料體系在低溫下的水化規(guī)律,研究礦渣摻量、水化溫度等因素對復合膠凝材料體系水化放熱速率、水化放熱量、非蒸發(fā)水含量、力學性能及微觀結(jié)構(gòu)的影響。對礦渣-水泥復合膠凝材料體系低溫水化動力學參數(shù)進行計算,驗證并建立低溫復合膠凝材料體系水化反應的數(shù)學模型。研究結(jié)果表明,當水化溫度不變,隨著礦渣摻量的增加以及礦渣摻量不變,隨著水化溫度的降低,礦渣-水泥復合膠凝材料體系水化放熱速率與水化放熱量、抗壓與抗折強度、非蒸發(fā)水含量均呈現(xiàn)出下降的趨勢。水化溫度為-10℃時,礦渣摻量分別為0、10%、30%、50%,復合膠凝材料體系進入加速期的水化時間對比純硅酸鹽水泥體系,分別滯后了0.17h、0.43h、0.62h；另選取加速期,水化時間20h,水化溫度為5℃、0℃、-10℃,此時,礦渣摻量為50%的復合膠凝材料體系的水化放熱速率比純硅酸鹽水泥體系降低了25.77%、40.75%、43.25%；復合膠凝材料體系的非蒸發(fā)水含量隨著礦渣摻量的增加而降低,隨著齡期的延長而增加,摻加礦渣的復合膠凝材料體系非蒸發(fā)水量均低于純水泥凈漿體系。水化溫度為-10℃,水化齡期為28d的復合膠凝材料體系非蒸發(fā)水含量隨著礦渣摻量的增加,分別降低了11.79%、16.64%、45.38%。水化溫度為-10℃,礦渣摻量為30%的復合膠凝材料體系非蒸發(fā)水含量隨著齡期的增加,分別增加了83.87%、145.16%、]77.42%。隨著礦渣摻量的增加、水化溫度的降低,復合膠凝材料體系膠砂試件的抗壓、抗折強度呈現(xiàn)下降的趨勢。選取水化溫度為-10℃,水化齡期為28d,不同礦渣摻量復合膠凝材料體系膠砂試件的抗壓、抗折強度分別降低了12.96%、26.80%、34.58%及8.52%、24.03%、36.43%。根據(jù)Krstulovic-Dabic的水泥水化動力學模型,對水化反應的3個過程進行相應的表征,得到了低溫條件下復合膠凝材料體系的動力學參數(shù)K、n以及各個階段反應速率和反應度間的關(guān)系。通過計算獲取各個階段的反應速率曲線,可較好地對由量熱實驗數(shù)據(jù)繪制的復合膠凝材料體系實際水化速率da/dt曲線進行分段的模擬。通過計算獲得的動力學參數(shù),可以對低溫條件下復合膠凝材料體系不同反應階段水化反應程度進行預測。并建立了抗壓強度的數(shù)學模型,通過建立的一元線性回歸方程可以看出,不僅回歸方程非常顯著,R2值均大于99%,而且礦渣摻量對復合膠凝材料體系膠砂試件抗壓強度的影響極其顯著。利用SEM圖譜分析可看出,純水泥漿體中有大量生長良好的鈣礬石晶體產(chǎn)生,并且外形完整；同齡期摻加礦渣的水泥漿體中,鈣礬石晶體短小而纖細,外形不完整,試樣微觀結(jié)構(gòu)較為松散,導致抗壓強度降低；通過XRD研究可看出,水化齡期為3d,復合膠凝材料體系中CH所占晶體物質(zhì)的比例隨著礦渣摻量的增加而降低,這與非蒸發(fā)水含量值及抗壓強度值的變化規(guī)律是一致的。
[Abstract]:China's cold region has a vast territory, including 13 provinces in the "Three North" areas, cities and autonomous regions, which account for more than 50% of the country's area and winter time for up to 3-6 months. Therefore, the study of concrete construction technology in cold regions is particularly important in winter. The durability of soil has a great influence. Under the alkaline condition, the slag will be hydrated and produce the hydrated product of calcium silicate gel and zeolite. The formation of the solid structure is very dense. At low temperature, the cement hydration model is put forward to provide theoretical support for the construction of concrete in cold area in winter. Therefore, the slag cement compound adhesive is studied. The hydration law of the condensate system at low temperature is of great significance. This paper focuses on the hydration law of the slag cement composite cementitious material system at low temperature, and studies the effects of the amount of slag and the hydration temperature on the hydration heat rate, the hydration heat, the non evaporative water content, the mechanical properties and the microstructure of the composite cementitious material system. The dynamic parameters of the low temperature hydration of the slag cement composite cementitious material system are calculated, and the mathematical model of the hydration reaction of the composite cementitious material system at low temperature is verified and established. The results show that the slag cement composite is combined with the increase of the amount of slag and the amount of slag admixture, and the decrease of the hydration temperature. The hydration heat rate and the hydration heat, the compressive strength and the flexural strength, the non evaporative water content of the cementitious material system decreased. When the hydration temperature was -10 C, the slag content was 0,10%, 30%, 50% respectively. The hydration time of the compound cementitious material system entered the accelerating period compared to the pure Portland cement system, which lagged behind 0.17h, 0.43h, 0.62 respectively. H, in addition to the acceleration period, the hydration time is 20h, the hydration temperature is 5 C, 0 C and -10 C. At this time, the hydration heat rate of the composite cementitious material system with the slag content of 50% is 50% lower than that of the pure Portland cement system by 25.77%, 40.75%, 43.25%; the non evaporative water content of the composite cementitious material system decreases with the increase of the slag content, with the age of age. The non evaporation water content of the composite cementitious material mixed with slag is lower than that of pure cement paste system. The non evaporative water content of the composite cementitious material system with hydration age of 28d is -10 C and the amount of slag is increased by 11.79%, 16.64%, and 45.38%. hydration temperature is -10 C, and the slag content is 30%. The non evaporative water content in the cementitious material system increased by 83.87%, 145.16%, respectively, with the increase of the slag content and the decrease of the hydration temperature. The compressive strength of the mortar specimens of the composite cementitious material system was reduced. The hydration temperature was -10 C, the age of hydration was 28d, and the content of different slag was mixed. The compressive strength of the cementitious material system was reduced by 12.96%, 26.80%, 34.58% and 8.52%, 24.03%, and 36.43%., according to the Krstulovic-Dabic dynamic model of cement hydration, was used to characterize the 3 processes of hydration reaction, and the dynamic parameters of the composite cementitious material system under low temperature, K, N and each other, were obtained. The relationship between the rate of reaction and the degree of reactivity. By calculating the reaction rate curves of each stage, the actual hydration rate da/dt curve of the composite cementitious material system, drawn by the calorimetric data, can be simulated in a piecewise way. By calculating the obtained kinetic parameters, the composite cementitious material under low temperature conditions can be obtained. The degree of hydration reaction in different reaction stages is predicted and the mathematical model of compressive strength is established. Through the established linear regression equation, it is found that not only the regression equation is very significant, the R2 value is more than 99%, but the slag content has a very significant effect on the compressive strength of the composite cementitious material system. The use of SEM Atlas It can be seen that a large number of fine ettringite crystals are produced in the pure cement paste, and the shape is complete. In the cement slurry with the age of the slag, the crystal of ettringite is short and fine, the shape is incomplete and the microstructure is loose, which leads to the reduction of the compressive strength. The age of hydration is 3D and compound glue can be seen through the XRD study. The proportion of CH in the condensate system decreases with the increase of slag content, which is the same as that of the non evaporative water content and the compressive strength.
【學位授予單位】：沈陽建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TU528

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