發(fā)布時間：2018-06-03 21:59

  本文選題：石灰-偏高嶺土 + 天然礦物纖維�。� 參考：《長安大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：古建筑遺址是人類歷史文化遺產(chǎn)的重要組成部分,見證了人類文化的發(fā)展和科技的進(jìn)步。目前,中國保有大量如城墻、墓葬、石雕造像及巖畫壁畫等磚石及巖土質(zhì)古建筑遺址,而此類遺址保護(hù)工作的關(guān)鍵就在于修護(hù)所采用的膠凝材料是否得當(dāng),因此,古建筑修護(hù)膠凝材料的研發(fā)一直是相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者的研究重點(diǎn)。石灰-偏高嶺土(Lime-metakaolin,L-MK)膠凝材料是由熟石灰與偏高嶺土混合而成的膠凝材料,由于其機(jī)械強(qiáng)度適中、透水透氣性良好、不含可溶性鹽類等特性,可與古建筑基體進(jìn)行良好兼容,因而成為近幾年古建筑修復(fù)材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文以氫氧化鈣和偏高嶺土為原料,制備了L-MK凈漿及砂漿,并以性能增強(qiáng)及生產(chǎn)安全性為出發(fā)點(diǎn),選用坡縷石、硅灰石、水鎂石及海泡石四類非石棉天然礦物纖維對其進(jìn)行改性。采用現(xiàn)代測試手段對漿體的固化反應(yīng)機(jī)理、物相成分和微觀結(jié)構(gòu)變化以及纖維改性機(jī)理等方面進(jìn)行了分析研究,本文主要研究內(nèi)容和成果如下:(1)在偏高嶺土摻量0%~50%范圍內(nèi),其摻量的增加有助于凈漿中水化反應(yīng)的進(jìn)行,使材料整體性能提高。其中,當(dāng)摻量40%~50%時,C4AH13為反應(yīng)初期的主要結(jié)晶態(tài)水化產(chǎn)物,而后C4AH13逐漸向C2ASH8轉(zhuǎn)化,28天時C2ASH8成為主要產(chǎn)物,養(yǎng)護(hù)28天可可基本將原料Ca(OH)2反應(yīng)完全;摻量10%~20%時,C4AH13為整個過程中的主要結(jié)晶態(tài)水化產(chǎn)物,養(yǎng)護(hù)28天時樣品中仍存有大量未反應(yīng)的Ca(OH)2;摻量30%時,經(jīng)過28天養(yǎng)護(hù),產(chǎn)物中C4AH13和C2ASH8并存,也存在一定量未反應(yīng)的Ca(OH)2;整個養(yǎng)護(hù)過程中C4A?H11僅作為中間產(chǎn)物短時間存在于反應(yīng)初期,對材料結(jié)構(gòu)和性質(zhì)影響不大;此外,水化產(chǎn)物C-S-H中存在普遍的Al類質(zhì)同象替代Si的現(xiàn)象。(2)與凈漿相比,標(biāo)準(zhǔn)砂的加入會延緩砂漿的水化反應(yīng)進(jìn)程,有利于碳化反應(yīng)的進(jìn)行;偏高嶺土摻量的升高有助于砂漿機(jī)械強(qiáng)度、抗干燥收縮性、質(zhì)量穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性及抗硫酸鹽腐蝕性的提高;較高的養(yǎng)護(hù)濕度條件有利于L-MK砂漿總體性能的提升,表明L-MK砂漿適用于潮濕環(huán)境中,但高濕度條件下養(yǎng)護(hù)后的L-MK固化砂漿對硫酸鹽侵蝕的敏感性更高;膠砂比和水膠比的改變,會對新拌砂漿的工作性能及固化砂漿的物理、力學(xué)性能產(chǎn)生不同程度的影響。(3)在坡縷石及硅灰石纖維粉改性L-MK砂漿中,纖維粉尺寸越細(xì)小,改性作用效果越明顯,但兩種纖維對砂漿的作用機(jī)理不同:坡縷石纖維會促使水化產(chǎn)物沿纖維表面生長成放射狀的脈絡(luò)結(jié)構(gòu),而硅灰石則會參與體系內(nèi)部水化反應(yīng);兩種纖維粉均會在一定程度改善砂漿的柔韌性,有利于提高砂漿的抗裂性能;坡縷石纖維的添加會使新拌砂漿流動度明顯減小,收縮值和吸水性變大,而力學(xué)性質(zhì)有不同程度的下降;硅灰石纖維會增加砂漿流動度,收縮值和吸水性變小,有利于抗折強(qiáng)度的提升,對抗壓強(qiáng)度影響不大,經(jīng)分析,坡縷石纖維最佳摻量為2%~4%,硅灰石為4%;(4)在水鎂石及海泡石纖維改性L-MK砂漿中,經(jīng)過松解處理,可以使纖維束發(fā)生顯著松解,雜質(zhì)含量減少,相比于干法添加,濕法添加更有利于纖維在砂漿中的均勻分散;兩種纖維的添加均會減小新拌砂漿的流動度,增加固化砂漿的收縮性及吸水性,其中海泡石纖維影響效果更為明顯;此外,水鎂石和海泡石纖維的添加會在砂漿內(nèi)部形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),能有效承擔(dān)并消耗斷裂能,使砂漿力學(xué)性能獲得一定提升;水鎂石和海泡石纖維分別在摻量2%和6%時效果最好。(5)基于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中纖維和裂紋的幾何關(guān)系模型,探究了水鎂石和海泡石纖維改性L-MK材料中亂向分布的微裂紋和纖維之間的量化關(guān)系。在假定微裂紋尺寸一定的條件下,裂紋與纖維的接觸概率與纖維摻量成正比,與纖維長徑比成反比。水鎂石纖維相比海泡石纖維具有更低的相對密度和長徑比值,有利于在較少的纖維體積摻量條件下增加微裂紋與纖維的接觸概率,從而可在較少的纖維摻量條件下發(fā)揮其纖維增強(qiáng)贈韌的作用效果。
[Abstract]:This paper deals with the development of ancient buildings and the progress of science and technology . In this paper , the research focuses on the development of human culture and the progress of science and technology . At present , it is the main research focus in the field of repairing materials in recent years . ( 2 ) Compared with the net pulp , the addition of the standard sand can delay the hydration reaction process of the mortar , which is beneficial to the carbonization reaction ; the increase of the mixing amount of the metakaolin can improve the mechanical strength , the anti - drying shrinkage , the quality stability , the water stability and the sulfate corrosion resistance of the mortar ; ( 3 ) In the L - MK mortar modified by attapulgite and wollastonite fiber powder , the finer the size of the fiber powder , the more obvious the modification effect is , but the effect of the two fibers on the mortar is different . The addition of the two kinds of fibers can improve the fluidity of the mortar and increase the shrinkage and water absorption of the mortar .
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ177;TU578.1

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本文編號：1974347