管樁具有質(zhì)量易控制、施工速度快、工后沉降及不均勻沉降小、單樁承載力高、單位承載力造價便宜等優(yōu)點(diǎn),但其水平承載力、抗彎承載力、抗裂性能等方面也存在亟待解決的問題。同時,管樁生產(chǎn)過程中CO2排放量大,能源消耗嚴(yán)重,不能適應(yīng)綠色低碳、可持續(xù)發(fā)展的需求。本文首次提出了氧化鎂碳化管樁,并對其工作機(jī)理進(jìn)行分析,主要研究內(nèi)容及成果如下:(1)通過室內(nèi)配合比試驗(yàn),研究了粉煤灰對活性氧化鎂固化劑的激發(fā)效果,在3d、7d、14d、21d、28d時分別進(jìn)行氧化鎂碳化混凝土試樣的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗裂性能、干燥收縮性能、混凝土的抗折強(qiáng)度以及塑性性能等測試。通過設(shè)計多種試驗(yàn)方法測試得出粉煤灰的最佳摻量為30%,試塊的抗折強(qiáng)度隨粉煤灰摻量的增加而提高,當(dāng)粉煤灰摻量超過某個臨界值時,導(dǎo)致凝結(jié)緩慢對混凝土早期抗折強(qiáng)度非常不利。四種粉煤灰摻量的氧化鎂碳化試塊均表現(xiàn)出較好的變形性能。(2)通過室內(nèi)模型試驗(yàn)制作了小尺寸的碳化管樁以及不同樁型的混凝土樁,對樁身的水平承載力以及抗彎性能進(jìn)行了試驗(yàn)測試。結(jié)果表明:粉煤灰對活性氧化鎂碳化樁的激發(fā)效果顯著優(yōu)于lime(熟石灰),主要表現(xiàn)為碳化后的樁水平承載力相對于不碳化的樁均有35%~45%的強(qiáng)度提升,碳化后的管樁水平承載力可比普通圓型實(shí)心樁提升15%左右的強(qiáng)度,水平承載性能較突出。三種樁型的碳化樁均表現(xiàn)出良好的變形性能,相對于普通養(yǎng)護(hù)條件下的樁,抗彎性能有明顯的提升。(3)選取典型的碳化試樣,通過X射線衍射(XRD)、電鏡掃描(SEM)、能譜分析(EDX)和熱重分析(TGA)等化學(xué)、微觀測試闡明了Fly ash-Mg O的加固機(jī)理。結(jié)果表明:存在最優(yōu)的粉煤灰摻量使的碳化管樁的力學(xué)性能大幅提升,最優(yōu)范圍為20%~40%,粉煤灰摻量以及其水化產(chǎn)物與活性氧化鎂碳化反應(yīng)生成的碳酸鎂石等產(chǎn)物可以有效地將骨料進(jìn)行包裹和聯(lián)接,有效填充了骨料之間的孔隙,提高密實(shí)度,碳化反應(yīng)生成了鎂的碳酸化合物等碳化產(chǎn)物,產(chǎn)生了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),從而提高碳化管樁強(qiáng)度。(4)最后對碳化管樁的社會、經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了分析。結(jié)果表明碳化管樁的造價低于普通管樁20~30%。生產(chǎn)能耗降低30~50%,碳排放量減少40~60%,遠(yuǎn)優(yōu)于普通管樁。
【學(xué)位單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU473.1
【部分圖文】：

先發(fā)明了一種以 PC 和活性氧化鎂（MgO）混合的新型水泥，發(fā)為固化劑有更好的環(huán)境效益的同時擁有優(yōu)良的工程力學(xué)性質(zhì)�；钜獊碓词枪虘B(tài)鎂礦石（主要成分 MgCO3），通過煅燒而成，其分O3低，該化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)方程式如下 1-3：3 2MgCO MgO CO（1-3）gO 遇到水和水分子發(fā)生水化反應(yīng)，水解生成二價鎂離子 Mg2+和H-，當(dāng)二價鎂離子 Mg2+，氫氧根離子 OH-于水中的溶度達(dá)到飽和氧化鎂 Mg(OH)2，其化學(xué)反應(yīng)方程式如式 1-4所示： 22MgO H O Mg OH（1-4）淀出的氫氧化鎂 Mg(OH)2為一種疏松多孔的微觀結(jié)構(gòu)，氫)2的物理膠結(jié)能力弱于氫氧化鎂，同時氫氧化鎂的物理膠結(jié)能水泥水化產(chǎn)物。該過程是可逆的，這意味著基于 MgO-CO2制成有潛在的可回收和可循環(huán)性[13]。如圖 1-1所示為 MgO和 CO2發(fā)生環(huán)圖。

在波特蘭水泥中摻入其他種類的工業(yè)副產(chǎn)品以代替；（2）研發(fā)低 CO2排放、綠色環(huán)保、易于回收化劑/固化方法。在此背景下，本文從上面兩個及其理論：（1）基于 MgO 的綠色碳化樁技術(shù)樁固化劑；（2）基于 MgO-CO2的碳化樁技術(shù)固化劑/固化方法。究現(xiàn)狀與水發(fā)生水化反應(yīng)，MgO 遇到水和水分子發(fā)生 Mg2+和氫氧根離子 OH-，當(dāng)二價鈣離子 Mg2+，到飽和后，沉淀出氫氧化鎂 Mg(OH)2。同石灰H)2也會同粘土礦物的 Si、Al 等元素發(fā)生火山灰）、水化鋁酸鎂等產(chǎn)物（MAH）[16-17]。典型 M

圖 1-3 MgO-H2O-CO2體系中可能的反應(yīng)產(chǎn)物 等[19]通過研究表明碳化后活性氧化鎂水泥砌塊的主要產(chǎn)物為gCO3·3H2O，且有主要產(chǎn)物生產(chǎn)的同時伴隨和其他兩種堿式碳步研究[20-22]發(fā)現(xiàn)這兩種堿式碳酸鎂分別為(Mg)5(CO3)4(OH)2·)4(OH)2·4H2O）由于這兩種產(chǎn)物的微觀形態(tài)非常接近，很難進(jìn) 1-4 所示是典型的 Nesquehonite 的 SEM 照片，由圖可以ite 的微觀結(jié)構(gòu)為菱形柱狀體，MgCO3·3H2O 晶體形成了致密 1-5所示，典型的 Dypingite/hydromagnesite 的 SEM 照片為交觀形態(tài) 。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

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本文編號：2825298