【摘要】：為了提高結(jié)構(gòu)的承載能力和使用壽命,建筑工程材料逐步向高強高性能混凝土方向發(fā)展,在結(jié)構(gòu)強度和耐久性等方面得到較大改善。在橋梁工程中應(yīng)用高性能混凝土時,水泥含量相對較高,膠凝材料水化熱釋放集中,結(jié)構(gòu)體系產(chǎn)生溫度收縮變形。結(jié)構(gòu)收縮變形過大時,高性能混凝土內(nèi)容易產(chǎn)生收縮應(yīng)力,加劇骨料與水泥漿界面區(qū)脆性開裂的可能性,影響體系的耐久性和承載能力,縮短結(jié)構(gòu)的正常使用壽命。在水泥基材料中摻加MgO、CaO或硫鋁酸鹽膨脹劑,水化形成Mg(OH)2、Ca(OH)2或鈣礬石等以提供外體積膨脹量,有效地補償水泥石的收縮變形。在水化產(chǎn)物結(jié)晶生長過程中產(chǎn)生的微膨脹效應(yīng)能夠在結(jié)構(gòu)體系內(nèi)產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力,在混凝土塑性階段和凝結(jié)硬化階段足以抵抗早期收縮應(yīng)力,降低混凝土的收縮開裂。本文通過研究MgO和納米MgO高性能混凝土的微觀結(jié)構(gòu)和早齡期性能,為納米膨脹材料的工程應(yīng)用和礦粉對鎂質(zhì)膨脹劑的水化抑制機理提供了有效的數(shù)據(jù)支持和理論參考�；谂蛎泟┰谒Y(jié)構(gòu)和普通混凝土中的應(yīng)用,本文以MgO和納米MgO在水泥環(huán)境中的水化膨脹為研究點,對MgO和納米MgO混凝土結(jié)構(gòu)的微觀表征和早齡期性能及改性試驗進行了研究。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)MgO和納米MgO基本物化特性及對水泥基本工作性能的作用研究。通過XRD、SEM以及熱分析法對MgO和納米MgO的純度、粒徑尺寸、晶體活性和水化速率等基本物化特性進行了微觀表征。基于MgO和納米MgO的材料特征研究了MgO和納米MgO對膠凝體系標準稠度用水量、凝結(jié)時間和砂漿減水率等水泥基本工作性能的作用機理。試驗結(jié)果表明納米MgO晶體顆粒較小,晶格生長完整度較低,分子參與反應(yīng)的能力較強。MgO顯著增大了膠凝體系的標準稠度用水量和凝結(jié)時間,MgO摻比達到10%時水泥膠凝體系的凝結(jié)時間超出規(guī)范要求,嚴重影響了膠凝材料的質(zhì)量和使用性能。在相同摻比的膨脹劑作用下水泥-納米MgO膠凝體系的標準稠度用水量較小,納米MgO可有效降低了結(jié)構(gòu)內(nèi)部的孔隙率;納米MgO摻比大于4%時,膠凝體系的水化阻力有效降低,促進未水化的水泥膠凝顆粒水化,水泥膠凝體系凝結(jié)時間顯著減小。(2)MgO和納米MgO高性能混凝土制備及力學(xué)和微觀性能研究。研究了MgO和納米MgO膨脹劑在混凝土塑性階段、凝結(jié)硬化階段和后期強度穩(wěn)定階段中對結(jié)構(gòu)強度、韌性和膨脹性能的影響。借助XRD和SEM微觀方法分析了MgO和納米MgO在水泥環(huán)境中的水化膨脹作用,結(jié)合混凝土的微觀結(jié)構(gòu)和膨脹產(chǎn)物的晶體分布對高性能微膨脹混凝土微觀性能表征和宏觀工作性能的映射機理進行了研究。對比分析MgO和納米MgO微膨脹混凝土的試驗數(shù)據(jù),結(jié)果顯示納米MgO的作用效果優(yōu)于MgO膨脹劑。在低水灰比的水泥環(huán)境中,納米MgO水化形成大量的Mg(OH)2棒狀晶體,相互交叉生長形成致密結(jié)構(gòu),提高了結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能,改善了結(jié)構(gòu)的韌性,晶體生長產(chǎn)生膨脹效果,實現(xiàn)了高性能混凝土的力學(xué)性能與膨脹性能的協(xié)同發(fā)展。(3)活性礦物摻合料對MgO和納米MgO高性能混凝土的改性試驗研究。在低水膠比的混凝土中加入活性礦物摻合料,研究了礦粉環(huán)境中MgO和納米MgO微膨脹混凝土的強度、韌性和膨脹性能的發(fā)展趨勢。通過SEM和TG-DSC微觀試驗分析了高性能混凝土中的礦粉活性摻合料對MgO和納米MgO水化程度和膨脹性能的作用機理,探究了礦粉、MgO和納米MgO共同作用下高性能混凝土宏觀性能和微觀結(jié)構(gòu)的演化規(guī)律。試驗結(jié)果表明礦粉活性摻合料有效提高了MgO和納米MgO混凝土的強度和韌性,但不利于MgO和納米MgO水化膨脹效應(yīng)的發(fā)展。結(jié)合微觀數(shù)據(jù)分析,礦粉摻比達到40%時膠凝體系OH-離子濃度降低,對MgO和納米MgO的水化程度和有效膨脹效能產(chǎn)生了不利影響,并削弱了高性能混凝土結(jié)構(gòu)的體積膨脹變形;納米MgO對水泥漿體堿度變化的敏感性較大,堿度降低嚴重阻礙了納米MgO的水化進程。
【圖文】：

料逡逑是混凝土的重要組分，作為無機膠凝粉狀材料，、石等集料以及拌合水攪拌混合后形成混凝土拌合粗骨料間緊密膠結(jié)，，使混凝土結(jié)構(gòu)具有承載能力泥材料采用泰安中聯(lián)水泥廠生產(chǎn)的Ｐ＇邋ＩＩ邋５２．５級硅１所示。根據(jù)ＧＢ邋１７５－２００７《通用硅酸鹽水泥》標基本性能和有害成分，結(jié)果如表２－１和表２－２所示。水泥的安定性、凝結(jié)時間、抗壓強度和抗折強度；硅酸鹽水泥的Ｓ０３含量、ＣＬ？含量、堿含量和不指標值。逡逑

逡逑圖２－２粗集料邐圖２－３細集料逡逑本試驗的粗集料采用濟南魯平建材有限公司生產(chǎn)的５？１６ｍｍ粒徑的碎石，逡逑骨料顆粒級配良好；細集料采用泰安市汶河砂場生產(chǎn)的河砂，如圖２－２和圖２－３逡逑所示。碎石和河砂樣品根據(jù)ＧＢＡＴ邋１４６８５－２０１１《混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標準及逡逑檢驗方法》和ＪＧＪ邋５２－２００６《建筑用砂》等規(guī)范的具體試驗規(guī)程進行檢測，粗集逡逑料和細集料基本性能指標的檢測結(jié)果如表２－３和表２－４所示。粗集料的針片狀逡逑顆粒含量、含泥量和壓碎值均低于規(guī)范指標值，表觀密度、松散堆積密度和振逡逑１７逡逑
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U444

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本文編號：2687220