【摘要】：堿激發(fā)材料作為一種低CO_2排放的膠凝材料,能有效地解決由生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥所帶來的高CO_2排放的問題,近些年來堿激發(fā)材料被認(rèn)為是具發(fā)展?jié)摿Φ木G色新型建筑材料。作為一種新型建筑材料,其長期耐久性需要長期的服役環(huán)境中來進(jìn)行驗(yàn)證�；炷恋钠茐拇蟛糠质怯捎阡摻畹母g所導(dǎo)致的,而氯離子的侵蝕是導(dǎo)致鋼筋腐蝕的主要原因。因此抗氯離子滲透性能是評價(jià)混凝土耐久性的重要指標(biāo)�，F(xiàn)有的用于測量水泥抗氯離子滲透的方法有自然擴(kuò)散法和電加速法。研究表明,對于堿激發(fā)體系來說,由于孔溶液中的離子數(shù)較多卻較為復(fù)雜,電加速試驗(yàn)會(huì)有誤差產(chǎn)生,但是其試驗(yàn)齡期較短。而自然浸泡試驗(yàn)雖然可以避免外加電場所導(dǎo)致的誤差,但其試驗(yàn)較為繁瑣且測試周期較長。因此客觀評價(jià)不同測試方法的結(jié)果,成為準(zhǔn)確的評估堿激發(fā)混凝土抗氯離子侵蝕性能的關(guān)鍵。同時(shí),現(xiàn)階段大多數(shù)已有關(guān)于堿激發(fā)材料抗氯離子侵蝕性能的研究多為凈漿和砂漿體系,針對堿激發(fā)混凝土的抗氯離子侵蝕性能研究較少,且研究結(jié)果存在一些矛盾。本文以堿激發(fā)粉煤灰/礦渣復(fù)合體系混凝土為研究對象,首先研究了粉煤灰/礦渣摻量、激發(fā)劑堿含量及模數(shù)、水灰比與混凝土砂率對于堿激發(fā)粉煤灰/礦渣混凝土早期性能(包括坍落度,7天與28天抗壓強(qiáng)度及吸水率)的影響,得到一系列早期性能滿足混凝土相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的配合比。在此基礎(chǔ)上,采用了非穩(wěn)態(tài)電遷移試驗(yàn)和自然浸泡試驗(yàn)研究了堿激發(fā)粉煤灰/礦渣混凝土抗氯離子侵蝕性能,重點(diǎn)探究了不同粉煤灰/礦渣摻量、激發(fā)劑堿含量及模數(shù)、水灰比與混凝土砂率的堿激發(fā)混凝土抗氯離子侵蝕性能。并對堿激發(fā)粉煤灰/礦渣混凝土的孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,探討了堿激發(fā)粉煤灰/礦渣抗氯離子侵蝕機(jī)理,同時(shí)分析比較了兩種測試方法在反映堿激發(fā)材料抗氯離子侵蝕性能的異同。研究結(jié)果表明:堿激發(fā)粉煤灰/礦渣混凝土的早期性能(坍落度、抗壓強(qiáng)度)及吸水率受粉煤灰/礦渣摻量、激發(fā)劑堿含量及模數(shù)、水灰比與混凝土砂率的影響較大。隨著復(fù)合體系中礦渣摻量增大,堿激發(fā)混凝土的流動(dòng)性變差,但7天及28天強(qiáng)度明顯增大,微觀結(jié)構(gòu)更加致密,吸水率減小;隨著復(fù)合體系中水灰比的增大,堿激發(fā)混凝土的流動(dòng)性變好,其7天及28天強(qiáng)度下降,微觀結(jié)構(gòu)更加疏松,吸水率增大;隨著復(fù)合體系中堿含量的增大,堿激發(fā)混凝土的流動(dòng)性無明顯變化,其7天及28天強(qiáng)度略有所下降,,吸水率降低;隨著復(fù)合體系中砂率的增大,堿激發(fā)混凝土的流動(dòng)性先增大后減小,存在一個(gè)最優(yōu)值,砂率的變化對于堿激發(fā)混凝土7天及28天強(qiáng)度無明顯影響,但由于細(xì)骨料的增多,骨料的比表面積變大,潤濕骨料所需的水越多,吸水率增大。堿激發(fā)粉煤灰/礦渣混凝土的抗氯離子侵蝕性能受粉煤灰/礦渣摻量、激發(fā)劑堿含量及模數(shù)與水灰比影響較大,砂率對于堿激發(fā)混凝土的抗氯離子侵蝕性能影響不大,且無明顯規(guī)律。隨著復(fù)合體系中礦渣摻量的增大,體系孔隙率降低,孔結(jié)構(gòu)細(xì)化,無害的毛細(xì)孔增多,體系致密性上升,抗氯離子侵蝕性能增強(qiáng)。隨著復(fù)合體系中堿含量的增大,體系孔隙率降低,無害的毛細(xì)孔增多,體系致密性上升,抗氯離子侵蝕性能增強(qiáng)。隨著復(fù)合體系中水灰比的增大,體系孔隙率增大,有害的毛細(xì)孔增多,體系致密性下降,抗氯離子侵蝕性能降低。堿激發(fā)粉煤灰/礦渣混凝土的非穩(wěn)態(tài)遷移系數(shù)與自然擴(kuò)散系數(shù)在同一數(shù)量級之內(nèi),且自然浸泡系數(shù)要小于非穩(wěn)態(tài)遷移系數(shù)。粉煤灰/礦渣摻量、激發(fā)劑中堿含量及模數(shù)、水灰比對于非穩(wěn)態(tài)遷移系數(shù)與自然擴(kuò)散系數(shù)影響規(guī)律一致。且非穩(wěn)態(tài)遷移系數(shù)與自然擴(kuò)散系數(shù)之間存在著較強(qiáng)的線性關(guān)系。
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU528
【圖文】：

圖 1-1 10 大水泥產(chǎn)能國及產(chǎn)能比例Fig.1-1 Top 10 cement-producing countries and ratio of production capacity目前對于改善水泥碳排放的方法主要使用輔助膠凝材料替代水泥，常見的輔助膠凝材料有石灰石粉、火山灰、硅灰以及工業(yè)廢棄物粉煤灰、礦渣 等[4, 5]。早在上個(gè)世紀(jì)，30年代就有學(xué)者將粉煤灰作為輔助膠凝材料摻入水泥中，而礦渣作為輔助膠凝材料的時(shí)間更早，可以追溯到19 世紀(jì)70 年代的法國和德國。這些輔助膠凝材料具有水硬活性或火山灰活性與堿性溶液發(fā)生反應(yīng)后會(huì)生成具有膠凝性質(zhì)的材料[6]，這種由堿性溶液激發(fā)性能的膠凝材料稱為堿激發(fā)膠凝材料。1.2 堿激發(fā)膠凝材料1.2.1 堿激發(fā)膠凝材料的定義與分類

4圖 1-2 高鈣體系和低鈣體系的堿激發(fā)材料反應(yīng)過程和反應(yīng)產(chǎn)物[17]Fig.1-2 Reaction process and reaction product of alkali-activated material in highcalcium system and low calcium system.[17]激發(fā)膠凝材料的反應(yīng)機(jī)理與反應(yīng)產(chǎn)物激發(fā)膠凝材料的反應(yīng)機(jī)理的分析與堿激發(fā)膠凝材料的制備及工程性能相關(guān)，因此者都陸續(xù)開始研究堿激發(fā)膠凝材料的反應(yīng)機(jī)理�，F(xiàn)階段對于堿激發(fā)膠凝材料的反并沒有一個(gè)統(tǒng)一的結(jié)論，其反應(yīng)機(jī)理尚不明確。但是，對于堿激發(fā)材料的反應(yīng)過可以分為溶解、解聚和縮聚這三個(gè)階段（也就是原材材料在堿溶液的作用下，溶，解聚成單體，最后解聚的單體通過縮聚反應(yīng)生成硅鋁酸鹽凝膠）的觀點(diǎn)還是較

6形成新的凝膠N-A-S-H，如圖1-2所示。圖1-4 堿激發(fā)粉煤灰反應(yīng)機(jī)理示意圖Fig.1-4 Schematic diagram of alkali activated fly ash reaction mechanism1.2.3 堿激發(fā)膠凝材料工程性質(zhì)相較于水泥混凝土而言，堿激發(fā)膠凝材料由于原材料的多樣性與不穩(wěn)定性，以及激發(fā)劑的加入，使得影響堿激發(fā)膠凝材料的工程性質(zhì)的因素較多[6, 8, 23]。堿激發(fā)材料具有凝結(jié)時(shí)間快、早期強(qiáng)度高、耐腐蝕性能好等優(yōu)點(diǎn)。然而作為一種新型材料其耐久性越發(fā)受到大家關(guān)注。1.堿激發(fā)膠凝材料早期性能（1）抗壓強(qiáng)度就純礦渣體系來說，礦渣的主要成分中 Ca 含量較高，活性較高，因此堿激發(fā)礦渣的抗壓強(qiáng)度是要高于水泥的[24-26]。而對于堿激發(fā)粉煤灰體系來說，由于粉煤灰顆粒的結(jié)構(gòu)較為致密，可溶性的 SiO2與 Al2O3的含量少，因此其在常溫下活性較低，其強(qiáng)度也偏低。如若想得到高強(qiáng)度的堿激發(fā)粉煤灰材料

【參考文獻(xiàn)】

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10 何錦云,李瑞t

本文編號：2770767