碱渣内养护剂对低水胶比混凝土自收缩及开裂性能影响研究

发布时间：2020-09-29 15:30

　　近年来国家大力发展并推广高性能混凝土和超高性能混凝土,其均具有低水胶比的特点。低水胶比混凝土早期自收缩过大导致的开裂问题是影响其推广应用的一个主要问题,内养护剂可以有效减小低水胶比混凝土的自收缩,是解决这一问题的重要手段。氨碱法制纯碱后的工业废渣碱渣是一种含有大量微小孔隙的多孔粉体,经处理后可制备成内养护剂使用,其主要成分为碳酸钙以及少量硫酸钙;前期研究表明掺入碱渣内养护剂(复掺粉煤灰共同粉磨),可以减小低水胶比混凝土自收缩,但仍存在使混凝土28d抗压强度降低的问题,因此需要进一步优化碱渣内养护剂制备方法和应用方法,以达到在不降低混凝土28d抗压强度的同时,减小混凝土自收缩和降低早期开裂风险。本文采用南方碱业碱渣,首先对三组不同工艺制备的碱渣内养护剂进行对比试验,制定评定标准,并优选碱渣内养护剂;进而系统研究碱渣内养护剂对水胶比为0.35、0.25的高性能混凝土和水胶比为0.18的超高性能混凝土的力学性能、自收缩变形性能、早期开裂性能的影响,最终得到在不降低混凝土28d抗压强度的情况下,碱渣内养护剂的适宜使用方法。最后对碱渣内养护剂的作用机理进行研究。本文进行的主要工作和取得的成果如下:提出碱渣内养护剂的评定标准,并使用优选碱渣内养护剂研究对低水胶比混凝土力学性能、自收缩及早期抗裂性能影响的研究。研究表明,在不会对28d抗压强度产生不利影响,碱渣内养护剂合理使用的前提下,在0.35水胶比的高性能混凝土中,自收缩值3d减小25%左右,约束条件下混凝土拉应力3d降低20%,15d降低15%,改善混凝土抗裂性能;在0.25水胶比的高性能混凝土中,自收缩值3d减小40%左右,约束条件下混凝土拉应力3d降低20%,15d降低20%,改善混凝土抗裂性能;在0.18水胶比下的超高性能混凝土中,自收缩值3d减小40%左右,在受约束条件下,3d才出现开裂,相比对比组8h内出现裂缝,能够显著提升超高性能混凝土抗裂性能。并对碱渣内养护剂的使用方法进行了总结。对高性能混凝土,碱渣内养护剂优先取代水泥;对超高性能混凝土,碱渣内养护剂优先取代硅灰。碱渣内养护剂掺量以取代胶凝材料总量的5%左右为宜,附加水比例为0~50%为宜,且水胶比越低,附加水比例宜取较高值。最后分析表明,碱渣内养护剂减小混凝土自收缩的原理:减少了水泥和硅灰的量,从源头上减少了部分自收缩;碱渣中含有硫酸钙,可以与C3A反应生成钙矾石,体积膨胀,抵消部分收缩;碱渣的多孔结构使得内部水分缓慢释放,使得混凝土内部相对湿度下降速率减慢,减小了混凝土自收缩发展的原动力。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU528
【部分图文】：

海峡大桥

混凝土水胶比一般为 0.15~0.23。]凭借高耐久性、高强度、高工作性(“三高”)展潜力的混凝土[2]。其较低水胶比(一般情况低料的加入使得混凝土强度较高且内部更加致密，更低的水胶比以及更多活性矿物细粉（硅灰更高强度以及耐久性。经过长达十几年的发展高层建筑，跨海大桥，大跨度结构等复杂、对，其中最具代表性的是厄勒海峡大桥如图 1-1以及严苛环境下的工程中也开始得到应用。高延长建筑的安全使用寿命、相比普通混凝土，更大的综合效益。凭借这些优点，高性能混凝展的重要方向[4]，被中华人民共和国住房和城2017版）》。

自收缩,低水胶比,混凝土,高性能混凝土

华南理工大学硕士学位论文随着研究的不断深入，确认低水胶比混凝土早期自收缩较大是导致其早期易开裂主要原因[13,14]。自收缩产生的主要原因是在混凝土特有的低水胶比条件下，混凝土部相对湿度的降低。且研究表明，内部相对湿度下降越快，混凝土自收缩值越大[1。由于高性能混凝土、超高性能混凝土等低水胶比混凝土结构致密，传统的外部养方法并不能有效解决结自收缩较大的问题[19]。进而一些学者提出在混凝土内部进护的方法，简称“内养护”法[20,21]如图 1-3，指在密封、隔热条件下依靠预吸水材慢释放材料内部水分维持混凝土内部湿度的方法。这种吸水材料通常被称为内养护。随着研究的深入，内养护技术已经成为解决高性能混凝土自收缩较大问题的重要术手段。

轻集料,碱渣

图 1-4多孔轻集料图 1-5高吸水性树脂渣是将氨碱法制纯碱后所剩工业废渣。碱渣内养护剂是碱渣经除氯处理，成的粉体，主要成分为碳酸钙以及少量硫酸钙，如图 1-6 所示。碱渣内养于初步阶段，已有研究表明，碱渣内养护剂的质量可控，能够减小高性能缩，材料成本低廉。

【参考文献】