石灰石粉—矿渣—粉煤灰混凝土体积稳定性及复合胶凝材料水化热研究

发布时间：2020-07-14 23:22

【摘要】：近些年来,随着国家建筑行业的蓬勃发展,商品混凝土的需求量大幅增长,对混凝土的性能也提出了新的要求。将石灰石粉、矿渣和粉煤灰等工业副产品掺到混凝土中,不仅可以改善混凝土的性能,同时促进了混凝土产业的可持续发展。本文以石灰石粉、矿渣和粉煤灰为对象,采用了物理试验测试和理论分析相结合的方法,对水胶比为0.35、0.40、0.49的石灰石粉-矿渣-粉煤灰混凝土体积稳定性和石灰石粉-矿渣-粉煤灰-水泥复合胶凝材料水化热性能进行了研究,并对石灰石粉-矿渣-粉煤灰混凝土进行了可行性研究和经济效益分析,旨在为石灰石粉-矿渣-粉煤灰混凝土用于实际工程提供理论指导。本文主要结论和创新成果如下:1.石灰石粉-矿渣-粉煤灰混凝土的自收缩率和徐变度均低于基准硅酸盐水泥混凝土,干燥收缩率略高于基准硅酸盐水泥混凝土,湿胀率在前期小于基准硅酸盐水泥混凝土,后期反超基准硅酸盐水泥混凝土。自收缩率降低19.2%,徐变度降低31.5%,干燥收缩率增长3.2%,湿胀率增长20%。随着水胶比的增大,石灰石粉-矿渣-粉煤灰混凝土和基准硅酸盐水泥混凝土的干燥收缩率、徐变度增大,自收缩率和湿胀率减小。2.提出了石灰石粉-矿渣-粉煤灰混凝土和基准硅酸盐水泥混凝土自收缩率、干燥收缩率、湿胀率和徐变度与龄期和水胶比之间的三元函数计算模型,从宏观和微观层面揭示了石灰石粉-矿渣-粉煤灰混凝土的徐变规律及机理。石灰石粉-矿渣-粉煤灰混凝土中矿物掺合料的二次水化产物改善了孔结构且与水泥浆体紧密结合在一起,保证了微集料效应的正常发挥。3.掺合料水泥胶砂降低了各龄期水化热,推迟了第二放热峰的出现,并降低了放热速率峰值。掺合料水泥胶砂水化放热量随着水化龄期的增长持续增长,增长速率逐渐减缓,7d的水化放热量均随着水胶比增大先增大后减小;基准硅酸盐水泥胶砂表现出相同的规律。三掺石灰石粉矿渣粉煤灰水泥胶砂比双掺矿渣粉煤灰水泥胶砂改善水泥水化热的性能好;随着石灰石粉比表面积的提高,掺合料水泥胶砂放热量和放热速率略有提高,但效果不明显。4.地面正常环境下,混凝土中使用石灰石粉、矿渣、粉煤灰和水泥作为复合胶凝材料在技术上切实可行,且1m~3强度等级C30、C40、C50的石灰石粉-矿渣-粉煤灰混凝土的成本比普通硅酸盐水泥混凝土分别降低了16.0%、15.5%和16.2%。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU52
【图文】：

低水胶比,实际值,干燥收缩

[46]的研究表明，常规的自收缩测试方法导致所测得的收缩值大为减小，如图1-2所示。图1-2 采用ASTM C157测试的低水胶比混凝土自收缩值与实际值的差异Figure 1-2 The difference between the autogenous shrinkage value and the actual value of the lowwater cement ratio concrete using C157 ASTM test1.4 石灰石粉 - 矿渣 - 粉煤灰混凝土干燥收缩性能研究现状(Research Status of the Drying Shrinkage Performance ofLimestone Powder-Slag-Fly Ash Concrete)相对于自收缩而言，在混凝土后期的体积收缩过程中以干燥收缩为主。干燥收缩是混凝土材料的属性，受到混凝土的水灰比、水泥性能、浆体的数量、集料、周围湿度、养护方式、施工质量和构件尺寸等因素影响。干燥收缩是混凝土材料的属性，也是影响混凝土耐久性的重要因素，干燥收缩导致的开裂问题是当前混

水泥浆体,相对湿度,石灰石粉,干缩率

是指混凝土停止养护后，在不饱和空气中失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水而发生的不可逆收缩。水泥浆体的干缩会随着相对湿度的降低而增大，见图1-3。图 1-3 水泥浆体的收缩与相对湿度的关系Figure 1-3 Relationship between shrinkage and relative humidity of cement paste陈永晟[48]等研究发现，在掺和料单掺时，水泥基砂浆干缩率的大小顺序为：石灰石粉＜矿渣粉＜粉煤灰，粉煤灰单掺抑制砂浆干缩率的最佳掺量为50%左右。石灰石粉与粉煤灰、矿渣粉三掺时，砂浆干缩率与石灰石粉单掺时相近，随着掺和料整体掺量的增加，砂浆干缩率无明显变化。汪丕明[49]等通过试验得到：在石灰石粉掺量小于10%时，混凝土的干缩性能随着石灰石粉掺量的增加而增大。马昊[50]的研究表明在混凝土中掺入石灰石粉时混凝土的干缩小于不掺入石灰石粉时的效果，混凝土的干缩性随着石灰石粉掺量的增加而减小。当混凝土中石灰石粉的掺量为30％时，混凝土28d的收缩率较普通混凝土降低40％。导致这种现象出现的原因是石灰石粉表面光度系数较高

颗粒形貌,颗粒分布,水泥颗粒,颗粒形貌

（a）水泥粒度微分分布曲线（b）水泥粒度累积分布曲线图 2-1 水泥的颗粒分布[10]Figure 2-1 The particle size distribution of cement（4）颗粒形貌将水泥颗粒在扫描电子显微镜下放大 8000 倍，可以发现水泥颗粒之间分散均棱角明显，且水泥颗粒粒径差异较大。(a)放大 1000 倍的水泥颗粒 (b)放大 4000 倍的水泥颗粒 (c)放大 8000 倍的水泥颗粒图 2-2 水泥的颗粒形貌[99]Figure 2-2 Particle appearance of cement

【参考文献】