矿渣掺量对粉煤灰基地质聚合物混凝土高温性能的影响
发布时间：2020-12-25 14:57
以砂、碎石为骨料,粉煤灰及矿渣为胶凝材料,水玻璃、氢氧化钠为激发剂制备了粉煤灰基地质聚合物混凝土,研究了矿渣掺量对其高温性能的影响。结果表明:不同矿渣掺量试样的质量损失率均随作用温度的升高而增大,300、600、900℃时质量损失率分别约为5%、6%、7%。矿渣掺量由0增大至30%,初始态抗压强度由6.5 MPa提高至55.6 MPa;300℃作用后抗压强度分别提高至17.9、68.4 MPa;600℃作用后,试样表面出现少量裂缝,矿渣掺量小于30%试样的强度较300℃时有所降低,但仍保持在初始态的1.24～2.08倍,而矿渣掺量为30%的试样强度则降低为初始态的77%;900℃作用后,试样表面开裂加剧,强度保持在19 MPa左右。
【文章来源】：新型建筑材料. 2020年10期 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
地质聚合物混凝土经受高温后的表观形貌
图2为地质聚合物混凝土与硅酸盐水泥混凝土在不同温度作用后质量损失率的对比曲线，地质聚合物混凝土采用未掺矿渣组的数据，硅酸盐水泥混凝土数据根据参考文献[11]绘制。分析得知，硅酸盐水泥混凝土质量损失大致分为3个阶段：（1)100～300℃为快速失重阶段；（2)300～500℃为平缓失重阶段；（3）高于500℃后为加速失重阶段，至900℃时混凝土质量损失率达17%左右。相对而言，地质聚合物混凝土质量损失可分为2个阶段：（1)60～300℃为快速失重阶段；（2）高于300℃为恒速失重阶段，近似质量损失速率为1%/300℃，至900℃时混凝土质量损失率仅为7%左右。结合反应机理分析质量损失差异性：硅酸盐水泥混凝土为水化反应，反应过程中熟料矿物与水发生化学反应，生成结晶水合物。100～300℃间快速失重，主要是试样内部自由水的高温蒸发；当温度高于500℃时，由于C-S-H凝胶体脱水分解，层间结合水不同程度地分解，形成水蒸汽，导致试样加速失重。而地质聚合物混凝土属于聚合反应，反应过程中水仅作为反应媒介，不参与反应。60～300℃间快速失重，主要是试样内部自由水的高温蒸发；当温度高于300℃时，由于地质聚合物反应过程中生成硅铝酸盐非晶相物质，高温下不易分解，因此试样质量损失缓慢，最终维持在6%左右，与试样制作过程中所添加水（包括Na OH溶液以及Na2Si O3溶液中的水）的质量基本吻合。为验证该试验数据的准确性，另取试样在105℃养护箱中恒温养护28 d后测试其质量损失情况，结果与前文所述吻合，验证结果正确。
图3为矿渣掺量和作用温度对地质聚合物混凝土抗压强度的影响。由图3可见，随着作用温度的升高，地质聚合物混凝土的抗压强度呈先提高后降低的趋势。矿渣掺量由0增大至30%时，初始态（60℃养护1 d）抗压强度由6.5 MPa提高至55.6MPa;300℃高温作用后抗压强度分别提高至17.9、68.4 MPa;600℃高温作用后，试样表面出现少量裂缝（见图1），矿渣掺量小于30%试样的强度较300℃时有所降低，但仍为初始态的1.24～2.08倍，而矿渣掺量为30%的试样强度则降低为初始态的77%；当温度升高至900℃，试样表面开裂加剧（见图1），最后抗压强度保持在19 MPa左右。综上所述，地质聚合物混凝土高温后的残余强度变化特征为，在相同矿渣掺量下，可将其分为2个阶段：第1阶段，常温～300℃，为强度提高阶段，这主要是由于温度的升高促进了地质聚合物进一步的聚合化反应，同时也使得地质聚合物中的内部水分蒸发，使得地质聚合物更加致密，地质聚合物混凝土抗压强度明显提高；第2阶段，作用温度高于300℃，为强度衰减阶段，地质聚合物混凝土初始态强度越高，高温条件下强度损失越快，如矿渣掺量为30%的地质聚合物混凝土在经受900℃高温作用1 h后，其抗压强度仅为初始态的32%。
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚丙烯-钢纤维增强高强混凝土高温性能[J]. 高丹盈,李晗,杨帆. 复合材料学报. 2013(01)
[2]高温后混凝土受压强度衰减性能试验研究[J]. 李宁波,时旭东,肖明辉. 建筑科学. 2007(09)
[3]地质聚合物在高温作用后物相变化的研究[J]. 郑娟荣,刘丽娜. 郑州大学学报(工学版). 2007(03)
[4]地质聚合物在新型建材中的应用[J]. 段宏伟,倪文,李建平. 新型建筑材料. 2004(01)
博士论文
[1]纤维高性能混凝土高温、明火力学与爆裂性能研究[D]. 董香军.大连理工大学 2006
本文编号：2937872
【文章来源】：新型建筑材料. 2020年10期 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
地质聚合物混凝土经受高温后的表观形貌
图2为地质聚合物混凝土与硅酸盐水泥混凝土在不同温度作用后质量损失率的对比曲线，地质聚合物混凝土采用未掺矿渣组的数据，硅酸盐水泥混凝土数据根据参考文献[11]绘制。分析得知，硅酸盐水泥混凝土质量损失大致分为3个阶段：（1)100～300℃为快速失重阶段；（2)300～500℃为平缓失重阶段；（3）高于500℃后为加速失重阶段，至900℃时混凝土质量损失率达17%左右。相对而言，地质聚合物混凝土质量损失可分为2个阶段：（1)60～300℃为快速失重阶段；（2）高于300℃为恒速失重阶段，近似质量损失速率为1%/300℃，至900℃时混凝土质量损失率仅为7%左右。结合反应机理分析质量损失差异性：硅酸盐水泥混凝土为水化反应，反应过程中熟料矿物与水发生化学反应，生成结晶水合物。100～300℃间快速失重，主要是试样内部自由水的高温蒸发；当温度高于500℃时，由于C-S-H凝胶体脱水分解，层间结合水不同程度地分解，形成水蒸汽，导致试样加速失重。而地质聚合物混凝土属于聚合反应，反应过程中水仅作为反应媒介，不参与反应。60～300℃间快速失重，主要是试样内部自由水的高温蒸发；当温度高于300℃时，由于地质聚合物反应过程中生成硅铝酸盐非晶相物质，高温下不易分解，因此试样质量损失缓慢，最终维持在6%左右，与试样制作过程中所添加水（包括Na OH溶液以及Na2Si O3溶液中的水）的质量基本吻合。为验证该试验数据的准确性，另取试样在105℃养护箱中恒温养护28 d后测试其质量损失情况，结果与前文所述吻合，验证结果正确。
图3为矿渣掺量和作用温度对地质聚合物混凝土抗压强度的影响。由图3可见，随着作用温度的升高，地质聚合物混凝土的抗压强度呈先提高后降低的趋势。矿渣掺量由0增大至30%时，初始态（60℃养护1 d）抗压强度由6.5 MPa提高至55.6MPa;300℃高温作用后抗压强度分别提高至17.9、68.4 MPa;600℃高温作用后，试样表面出现少量裂缝（见图1），矿渣掺量小于30%试样的强度较300℃时有所降低，但仍为初始态的1.24～2.08倍，而矿渣掺量为30%的试样强度则降低为初始态的77%；当温度升高至900℃，试样表面开裂加剧（见图1），最后抗压强度保持在19 MPa左右。综上所述，地质聚合物混凝土高温后的残余强度变化特征为，在相同矿渣掺量下，可将其分为2个阶段：第1阶段，常温～300℃，为强度提高阶段，这主要是由于温度的升高促进了地质聚合物进一步的聚合化反应，同时也使得地质聚合物中的内部水分蒸发，使得地质聚合物更加致密，地质聚合物混凝土抗压强度明显提高；第2阶段，作用温度高于300℃，为强度衰减阶段，地质聚合物混凝土初始态强度越高，高温条件下强度损失越快，如矿渣掺量为30%的地质聚合物混凝土在经受900℃高温作用1 h后，其抗压强度仅为初始态的32%。
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚丙烯-钢纤维增强高强混凝土高温性能[J]. 高丹盈,李晗,杨帆. 复合材料学报. 2013(01)
[2]高温后混凝土受压强度衰减性能试验研究[J]. 李宁波,时旭东,肖明辉. 建筑科学. 2007(09)
[3]地质聚合物在高温作用后物相变化的研究[J]. 郑娟荣,刘丽娜. 郑州大学学报(工学版). 2007(03)
[4]地质聚合物在新型建材中的应用[J]. 段宏伟,倪文,李建平. 新型建筑材料. 2004(01)
博士论文
[1]纤维高性能混凝土高温、明火力学与爆裂性能研究[D]. 董香军.大连理工大学 2006
本文编号：2937872
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