【摘要】：磷石膏是我國磷工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，其排放量大且難以得到有效利用，長期堆放對環(huán)境造成嚴重污染，因此加速磷石膏的資源化利用已變得刻不容緩。為推動磷石膏的資源化利用，尤其是開拓其在海洋工程中的應用前景，本文以45%磷石膏和49%礦渣為主要原料，輔以2%鋼渣，4%水泥熟料復合，在常溫常壓下制備出性能良好的低碳膠凝材料——過硫磷石膏礦渣水泥。以此膠凝材料為基礎，參照普通硅酸鹽水泥混凝土的配制方法，制備了過硫磷石膏礦渣水泥混凝土。采用XRD，SEM，EDS，TG-DSC，MIP，水化熱分析和力學性能試驗等測試手段，系統(tǒng)研究了過硫磷石膏礦渣水泥混凝土與普通水泥混凝土的力學性能、微觀結構和水化反應過程。通過模擬人工海水環(huán)境研究了過硫磷石膏礦渣水泥混凝土抗海鹽侵蝕性能，并分別對其抗氯鹽侵蝕，抗硫酸鹽侵蝕及抗鎂鹽侵蝕性能及作用機理進行了分析。在此基礎上，研究了硅灰和偏高嶺土對改善過硫磷石膏礦渣水泥混凝土力學性能，顯微結構和抗海鹽侵蝕性能及作用機理。實驗研究表明： C30等級配合比條件下制備的過硫磷石膏礦渣水泥混凝土的3d強度低于普通硅酸鹽水泥混凝土和普通礦渣水泥混凝土，但混凝土7d強度迅速增長，28d強度可以達到40.8MPa，接近同等級普通硅酸鹽水泥混凝土。減少磷石膏摻量，提高磨細礦渣粉的比表面積能夠使過硫磷石膏礦渣水泥混凝土的力學性能得到增強。 過硫磷石膏礦渣水泥混凝土水化產(chǎn)物主要是AFt(鈣礬石)和C-S-H凝膠，AFt和剩余的CaSO4·2H2O被緊緊包裹在凝膠中，形成均勻的致密結構，與硅酸鹽水泥水化產(chǎn)物的顯著區(qū)別是未發(fā)現(xiàn)有Ca(OH)2。過硫磷石膏礦渣水泥混凝土中的礦渣在與水泥熟料/鋼渣(堿激發(fā))和磷石膏(硫酸鹽激發(fā))協(xié)同水化反應下，比普通硅酸鹽水泥混凝土形成更多低Ca/Si的C-S-H凝膠以及小于10nm的凝膠孔。過硫磷石膏礦渣水泥混凝土比普通硅酸鹽水泥混凝土的漿體骨料的界面過渡區(qū)更加平整密實。由于過硫磷石膏礦渣水泥中水泥熟料的摻量低，堿度小，以及磷石膏的緩凝作用，導致礦渣無法快速溶蝕釋放出活性物質(zhì)參與水化反應，使得過硫磷石膏礦渣水泥早期水化放熱量較低。 過硫磷石膏礦渣水泥混凝土，普通硅酸鹽水泥混凝土和普通礦渣水泥混凝土經(jīng)人工海水侵蝕循環(huán)后混凝土的抗壓強度下降，，且隨著海水侵蝕循環(huán)次數(shù)的增加，混凝土強度下降越明顯。過硫磷石膏礦渣水泥混凝土抗海鹽侵蝕性能強于普通硅酸鹽水泥混凝土和普通礦渣水泥混凝土。海鹽侵蝕后過硫磷石膏礦渣水泥混凝土的水化產(chǎn)物組成及形貌發(fā)生改變，混凝土內(nèi)部鈣礬石含量增多，板片層狀磷石膏隨著溶解反應含量減少，混凝土界面過渡區(qū)有微裂紋生成。 采用電通量法，快速氯離子滲透系數(shù)法和非穩(wěn)態(tài)自然擴散法測得的過硫磷石膏礦渣水泥混凝土的抗氯離子滲透性能均要優(yōu)于普通硅酸鹽水泥混凝土和普通礦渣水泥混凝土。過硫磷石膏礦渣水泥混凝土的細化孔結構和化學吸附固化Cl-生成Friedel鹽能力使得其具有優(yōu)異的抗氯離子滲透性能。過硫磷石膏礦渣水泥混凝土內(nèi)部未反應的磷石膏富含SO42-，能夠抵御外來的SO42-對其內(nèi)部造成鈣礬石侵蝕破壞，因而其抗硫酸鹽侵蝕性能要優(yōu)于普通硅酸鹽水泥混凝土和普通礦渣水泥混凝土，在硫酸鹽環(huán)境下其抗壓強度不降低反而會有所增加。鎂鹽侵蝕對過硫磷石膏礦渣水泥混凝土抗壓強度的破壞影響較大，但由于其內(nèi)部熟料摻量少，造成的侵蝕破壞作用要小于普通硅酸鹽水泥混凝土和普通礦渣水泥混凝土。過硫磷石膏礦渣水泥混凝土由于其獨特的組成結構，使得其同時具備優(yōu)良的抗氯離子滲透性能，抗硫酸鹽侵蝕性能，以及抗鎂鹽侵蝕性能，從而使其具備優(yōu)于普通硅酸鹽水泥混凝土和普通礦渣水泥混凝土的抗海鹽侵蝕性能。 硅灰或偏高嶺土的摻入可以大幅度增強過硫磷石膏礦渣水泥混凝土力學性能。同時摻入硅灰或偏高嶺土可以明顯改善過硫磷石膏礦渣水泥混凝土抗海鹽侵蝕性能，使過硫磷石膏礦渣水泥混凝土受海鹽侵蝕的抗壓強度損失率降低。硅灰和偏高嶺土可以改善過硫磷石膏礦渣水泥混凝土的水化產(chǎn)物形貌及顯微結構，改善混凝土的孔隙結構，從而改善過硫磷石膏礦渣水泥混凝土的各項性能。 超聲波法和沖擊回波法是兩種無損檢測新技術，通過對混凝土進行波速測定來初步建立了過硫磷石膏礦渣水泥混凝土抗壓強度與超聲波速和應力波速的關系，為今后用于實時評價過硫磷石膏礦渣水泥混凝土結構在海洋環(huán)境下的服役狀況奠定了基礎。
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【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TV431

【參考文獻】

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1 劉永前,張彥兵,鄒振祝;超聲波檢測鋼管混凝土拱橋密實度的試驗研究[J];北方交通大學學報;2004年04期

2 付亞偉;蔡良才;曹定國;吳永根;;堿礦渣高性能混凝土凍融耐久性與損傷模型研究[J];工程力學;2012年03期

3 趙平;淺議影響海工混凝土耐久性的因素[J];港口工程;1997年04期

4 楊敏;龐英;;化學預處理磷石膏用于水泥緩凝劑的研究[J];蘭州理工大學學報;2007年06期

5 彭家惠,彭志輝,張建新,萬體智;磷石膏中可溶磷形態(tài)、分布及其對性能影響機制的研究[J];硅酸鹽學報;2000年04期

6 鄭克仁,孫偉,賈艷濤,張云升,郭麗萍;礦渣摻量對高水膠比水泥凈漿水化產(chǎn)物及孔結構的影響[J];硅酸鹽學報;2005年04期

7 余紅發(fā);翁智財;孫偉;陳浩宇;張金花;;礦渣摻量對混凝土氯離子結合能力的影響[J];硅酸鹽學報;2007年06期

8 黎良元;石宗利;艾永平;;石膏-礦渣膠凝材料的堿性激發(fā)作用[J];硅酸鹽學報;2008年03期

9 楊文武;錢覺時;范英儒;;磨細高爐礦渣對海工混凝土抗凍性和氯離子擴散性能的影響[J];硅酸鹽學報;2009年01期

10 朱逸謙,楊兆堅;超聲波檢測混凝土構件的影響因素[J];廣州建筑;2002年05期

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1 元強;水泥基材料中氯離子傳輸試驗方法的基礎研究[D];中南大學;2009年

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本文編號：2371774