不同岩性石粉-水泥基复合胶凝材料性能研究
发布时间：2021-06-18 11:53
机制砂石粉的资源化利用不仅可以解决粉煤灰和矿渣粉等常用矿物掺合料资源的短缺问题,还可以推动机制砂混凝土高品质化绿色应用,已成为当前研究的重点。为探明不同岩性石粉对水泥基材料性能影响规律,促进石粉作为新型矿物掺合料在实际工程中的应用,本文以石灰岩、花岗岩、凝灰岩和石英岩机制砂为原料,经粉磨后获得相应岩性的石粉,采用微观分析和宏观性能测试相结合的手段,研究了不同岩性、掺量和细度的石粉对复合胶凝材料性能的影响及其作用机理,为不同岩性石粉作为掺合料的多元复合胶凝材料组成设计提供依据。取得的主要成果如下:（1）对比分析了不同岩性石粉在粒度分布、矿物组成和微观结构方面的差异,研究了不同岩性石粉的Zeta电位及其对减水剂的吸附。不同岩性石粉比表面积接近时,45μm筛余由大到小为凝灰岩石粉>花岗岩石粉>石灰岩石粉>石英岩石粉,花岗岩和石英岩石粉颗粒的棱角性要高于石灰岩和凝灰岩石粉。石粉的矿物组成对Zeta电位和减水剂吸附率影响较大,石灰岩石粉矿物组成为方解石,结构致密均匀,对减水剂的吸附率低于水泥,方解石较高的溶解度使石灰岩石粉Zeta电位负电性增加,颗粒间的斥力作用增强;石英岩石粉...
【文章来源】：中国铁道科学研究院北京市
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
种聚羧酸减水剂的结构示意图[23]
不同岩性石粉-水泥基复合胶凝材料性能研究中国铁道科学研究院3工作性能的影响与石粉的吸水性密切相关，通过岩体吸水性能侧面反映粉体的吸水性能，不同岩性岩石的干燥及饱和面干接触角由大到小均为石灰石>铁尾矿>混凝土>花岗岩，花岗岩对水分吸收较强，石灰岩对水分吸收较弱，所以花岗岩石粉对工作性能的不利影响较大。Feng[23]等研究了两种不同矿物组成的石粉对不同类型减水剂的吸附作用，五种不同类型减水剂结构示意图如图1-2所示，研究表明含有云母的LDSP石粉对不同类型减水剂的吸附能力均明显大于水泥，而不含云母的HKSP石粉对不同类型减水剂的吸附能力均弱于水泥，如图1-3所示，研究表明云母与减水剂间存在明显的插层吸附，导致LDSP石粉对水泥浆体工作性能不利影响较大，而短侧链的聚羧酸减水剂较其他分子结构的聚羧酸减水剂插层吸附作用弱，与LDSP石粉的相容性好。图1-25种聚羧酸减水剂的结构示意图[23]Fig.1-2SchematicdiagramsofthePCEs[23]图1-3水泥和两种石粉对聚羧酸减水剂的吸附量[23]Fig.1-3AbsorptionamountsofPCEsoncementandthetwostonepowder[23]张倩倩[24]等经研究表明石灰岩石粉在水溶液中的Zeta电位显著高于水泥，石粉颗粒间的斥力作用较强，可大幅度减少水泥浆体中的絮凝结构，增加水泥浆体的流动度。姚燕[25]等研究表明水泥和纯白云岩石粉表面Zeta电位分别为-1.76mV和-8.94mV，阴离子型聚羧酸系减水剂会优先吸附于水泥颗粒表面，且白云岩石粉的需水量低于水泥，在低减水剂吸附量和低需水量这两个因素共同作用下，白云岩石
?浴?Goual[26]等研究了凝灰岩石屑替代砂子，凝灰岩石粉替代水泥用于制备自密实混凝土的可行性，研究表明凝灰岩石粉的加入减少了自密实砂浆的离析和泌水。图1-4为凝灰砂与砂浆质量比分别为0.40和0.45时，不同凝灰岩石粉掺量对自密实砂浆流动度的影响，自密实砂浆要达到相同的流动度，减水剂用量随凝灰岩石粉掺量的增加而增加，为达到推荐的流动度330mm，凝灰砂/砂浆为0.45的自密实砂浆中凝灰岩石粉的取代量最高可达30%，而凝灰砂/砂浆为0.40时凝灰岩石粉的取代量最高为20%。a）凝灰砂/砂浆=0.40b）凝灰砂/砂浆=0.45图1-4减水剂对不同钙质凝灰岩石粉掺量的自密实砂浆流动度的影响[26]Fig.1-4.InfluenceofpolycarboxylatesuperplasticizeronslumpflowofSCM（self-compactingmortar）withdifferentcontentsofcalcareoustuffpowder.a）Calcareoustuffvs.SCM=0.40;b）Calcareoustuffvs.SCM=0.45[26]（3）力学性能石粉的细度和掺量影响水泥基材料的力学性能。李晶[27]等研究表明比表面积为376m2/kg的石灰岩石粉在掺量为5%时，石粉的晶核作用和填充作用使混凝土早期强度略高于基准组，后期强度相当；石粉掺量继续增加，石粉的稀释作用增强，掺量超过10%时，混凝土后期抗压强度降低幅度明显。Pera[28]等人研究了石粉(含98.6%CaCO3，比表面积为680m2/kg)对水泥浆体抗压强度的影响，当石粉取代10%的水泥时，强度仍略优于基准组。李化建[29]等研究表明单掺碳酸盐掺合料的最佳掺量为5%-15%。崔洪涛[30]等研究表明不同细度石灰岩石粉的最佳掺量均为10%，比表面积低于600m2/kg的石粉会降低混凝土的抗压强度，比表面积高于600m2/kg的石粉能够提高混凝土的抗压强度。姚楚康[31]等研究表明石粉细度从100m2/kg增大至700m2/kg，石粉活性指数增加了11.3%，石
【参考文献】：
期刊论文
[1]石灰石粉对水泥浆体流变性能的影响及作用机理[J]. 张倩倩,张丽辉,冉千平,刘建忠. 建筑材料学报. 2019(05)
[2]不同岩性石粉-水泥胶砂流动性和力学性能研究[J]. 王振,李化建,黄法礼,陶建强,孙德易,易忠来,谢永江. 硅酸盐通报. 2019(05)
[3]外掺机制砂石粉对水泥基材料流变性能的影响及机理[J]. 高瑞军,吴浩,王玲,姚燕. 硅酸盐通报. 2019(04)
[4]白云岩石粉对水泥净浆和砂浆流变性能影响及机理[J]. 姚燕,高瑞军,吴浩,王玲. 建筑材料学报. 2019(06)
[5]石灰石粉在水泥基材料中的作用及对其耐久性的影响[J]. 史才军,王德辉,贾煌飞,刘剑辉. 硅酸盐学报. 2017(11)
[6]白云石微粉对水泥早期水化性能的影响及其机制[J]. 张少华,卢都友,徐江涛,凌康,许仲梓. 南京工业大学学报(自然科学版). 2017(04)
[7]白云石和石灰石微粉对水泥砂浆强度和水化产物的影响[J]. 张少华,卢都友,徐江涛,凌康,许仲梓. 硅酸盐学报. 2016(08)
[8]水泥-白云石粉浆体流变性能研究[J]. 肖佳,吴婷,何彦琪,田承宇,徐勇. 硅酸盐通报. 2016(03)
[9]钢渣对水泥砂浆早期干燥收缩和孔结构的影响[J]. 李楠,张国防,王培铭,徐玲琳. 建筑材料学报. 2016(04)
[10]石粉特性对砂浆性能的影响研究[J]. 孙烨. 混凝土与水泥制品. 2015(05)
博士论文
[1]放射性铯与典型云母矿物的微观作用机制研究[D]. 吴涵玉.兰州大学 2018
[2]水泥熟料与辅助性胶凝材料的优化匹配[D]. 张同生.华南理工大学 2012
[3]石灰石粉作混凝土掺合料的性能研究及机理分析[D]. 文俊强.中国建筑材料科学研究总院 2010
硕士论文
[1]机制砂与聚羧酸减水剂相容性及机理研究[D]. 刘锦涛.北京建筑大学 2019
[2]铁路工程预应力结构用机制砂及其混凝土性能研究[D]. 王振.中国铁道科学研究院 2018
[3]机制砂生产排放的矿物细粉特性及其在混凝土中的应用研究[D]. 杨俊.长安大学 2017
[4]石灰石粉与辅助性胶凝材料在水泥基材料中的协同效应[D]. 贾煌飞.湖南大学 2017
[5]CRTSⅢ板式无砟轨道自密实混凝土剪切作用下的流变行为研究[D]. 黄法礼.中国铁道科学研究院 2016
[6]石灰岩石粉与水泥基胶凝材料优化匹配的研究[D]. 胡建伟.河北工业大学 2015
[7]石灰石粉掺量对混凝土性能影响的试验研究[D]. 李晶.大连理工大学 2007
[8]超磨细石灰石粉掺合料混凝土性能的研究[D]. 崔洪涛.重庆大学 2004
本文编号：3236614
【文章来源】：中国铁道科学研究院北京市
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
种聚羧酸减水剂的结构示意图[23]
不同岩性石粉-水泥基复合胶凝材料性能研究中国铁道科学研究院3工作性能的影响与石粉的吸水性密切相关，通过岩体吸水性能侧面反映粉体的吸水性能，不同岩性岩石的干燥及饱和面干接触角由大到小均为石灰石>铁尾矿>混凝土>花岗岩，花岗岩对水分吸收较强，石灰岩对水分吸收较弱，所以花岗岩石粉对工作性能的不利影响较大。Feng[23]等研究了两种不同矿物组成的石粉对不同类型减水剂的吸附作用，五种不同类型减水剂结构示意图如图1-2所示，研究表明含有云母的LDSP石粉对不同类型减水剂的吸附能力均明显大于水泥，而不含云母的HKSP石粉对不同类型减水剂的吸附能力均弱于水泥，如图1-3所示，研究表明云母与减水剂间存在明显的插层吸附，导致LDSP石粉对水泥浆体工作性能不利影响较大，而短侧链的聚羧酸减水剂较其他分子结构的聚羧酸减水剂插层吸附作用弱，与LDSP石粉的相容性好。图1-25种聚羧酸减水剂的结构示意图[23]Fig.1-2SchematicdiagramsofthePCEs[23]图1-3水泥和两种石粉对聚羧酸减水剂的吸附量[23]Fig.1-3AbsorptionamountsofPCEsoncementandthetwostonepowder[23]张倩倩[24]等经研究表明石灰岩石粉在水溶液中的Zeta电位显著高于水泥，石粉颗粒间的斥力作用较强，可大幅度减少水泥浆体中的絮凝结构，增加水泥浆体的流动度。姚燕[25]等研究表明水泥和纯白云岩石粉表面Zeta电位分别为-1.76mV和-8.94mV，阴离子型聚羧酸系减水剂会优先吸附于水泥颗粒表面，且白云岩石粉的需水量低于水泥，在低减水剂吸附量和低需水量这两个因素共同作用下，白云岩石
?浴?Goual[26]等研究了凝灰岩石屑替代砂子，凝灰岩石粉替代水泥用于制备自密实混凝土的可行性，研究表明凝灰岩石粉的加入减少了自密实砂浆的离析和泌水。图1-4为凝灰砂与砂浆质量比分别为0.40和0.45时，不同凝灰岩石粉掺量对自密实砂浆流动度的影响，自密实砂浆要达到相同的流动度，减水剂用量随凝灰岩石粉掺量的增加而增加，为达到推荐的流动度330mm，凝灰砂/砂浆为0.45的自密实砂浆中凝灰岩石粉的取代量最高可达30%，而凝灰砂/砂浆为0.40时凝灰岩石粉的取代量最高为20%。a）凝灰砂/砂浆=0.40b）凝灰砂/砂浆=0.45图1-4减水剂对不同钙质凝灰岩石粉掺量的自密实砂浆流动度的影响[26]Fig.1-4.InfluenceofpolycarboxylatesuperplasticizeronslumpflowofSCM（self-compactingmortar）withdifferentcontentsofcalcareoustuffpowder.a）Calcareoustuffvs.SCM=0.40;b）Calcareoustuffvs.SCM=0.45[26]（3）力学性能石粉的细度和掺量影响水泥基材料的力学性能。李晶[27]等研究表明比表面积为376m2/kg的石灰岩石粉在掺量为5%时，石粉的晶核作用和填充作用使混凝土早期强度略高于基准组，后期强度相当；石粉掺量继续增加，石粉的稀释作用增强，掺量超过10%时，混凝土后期抗压强度降低幅度明显。Pera[28]等人研究了石粉(含98.6%CaCO3，比表面积为680m2/kg)对水泥浆体抗压强度的影响，当石粉取代10%的水泥时，强度仍略优于基准组。李化建[29]等研究表明单掺碳酸盐掺合料的最佳掺量为5%-15%。崔洪涛[30]等研究表明不同细度石灰岩石粉的最佳掺量均为10%，比表面积低于600m2/kg的石粉会降低混凝土的抗压强度，比表面积高于600m2/kg的石粉能够提高混凝土的抗压强度。姚楚康[31]等研究表明石粉细度从100m2/kg增大至700m2/kg，石粉活性指数增加了11.3%，石
【参考文献】：
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[8]水泥-白云石粉浆体流变性能研究[J]. 肖佳,吴婷,何彦琪,田承宇,徐勇. 硅酸盐通报. 2016(03)
[9]钢渣对水泥砂浆早期干燥收缩和孔结构的影响[J]. 李楠,张国防,王培铭,徐玲琳. 建筑材料学报. 2016(04)
[10]石粉特性对砂浆性能的影响研究[J]. 孙烨. 混凝土与水泥制品. 2015(05)
博士论文
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硕士论文
[1]机制砂与聚羧酸减水剂相容性及机理研究[D]. 刘锦涛.北京建筑大学 2019
[2]铁路工程预应力结构用机制砂及其混凝土性能研究[D]. 王振.中国铁道科学研究院 2018
[3]机制砂生产排放的矿物细粉特性及其在混凝土中的应用研究[D]. 杨俊.长安大学 2017
[4]石灰石粉与辅助性胶凝材料在水泥基材料中的协同效应[D]. 贾煌飞.湖南大学 2017
[5]CRTSⅢ板式无砟轨道自密实混凝土剪切作用下的流变行为研究[D]. 黄法礼.中国铁道科学研究院 2016
[6]石灰岩石粉与水泥基胶凝材料优化匹配的研究[D]. 胡建伟.河北工业大学 2015
[7]石灰石粉掺量对混凝土性能影响的试验研究[D]. 李晶.大连理工大学 2007
[8]超磨细石灰石粉掺合料混凝土性能的研究[D]. 崔洪涛.重庆大学 2004
本文编号：3236614
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