石灰石粉—粉煤灰—矿渣混凝土基本力学性能与粘结性能研究

发布时间：2020-10-12 17:12

　　 出于经济、技术和生态等方面原因,矿物掺合料已成为混凝土的重要组分。将石灰石粉、粉煤灰、矿渣等工业副产品掺到混凝土中,可以获得良好的经济效应和环境效应,符合可持续发展的要求。本文通过物理试验研究和理论分析相结合的方法,对石灰石粉-粉煤灰-矿渣混凝土的工作性能、力学性能、单轴受压应力-应变曲线、与钢筋的粘结性能以及细微观结构与宏观性能的对比进行研究分析,旨在为石灰石粉、粉煤灰和矿渣复掺应用于实际工程提供理论指导,主要结论和创新成果如下:(1)水泥、粉煤灰、矿渣和石灰石粉的粒径、微观结构形貌和化学物质组成等存在较大的差异和良好的互补性,可应用于混凝土中以改善普通混凝土的基本性能。采用15%粉煤灰、15%矿渣等质量替换水泥和采用15%粉煤灰、15%矿渣、20%不同细度(350m~2/kg、450m~2/kg和650m~2/kg)的石灰石粉等质量替换水泥时均能显著改善混凝土拌合物的工作性能,且复掺对拌合物工作性能的改善效果起到了“超叠作用”。(2)粉煤灰-矿渣混凝土和石灰石粉-粉煤灰-矿渣混凝土的立方体抗压强度、立方体劈裂抗拉强度以及抗折强度均低于普通混凝土。石灰石粉-粉煤灰-矿渣混凝土强度随着石灰粉细度的增大而提高。(3)不同混凝土的轴心抗压强度、峰值应力、峰值应变和弹性模量随着立方体抗压强度的提高而提高,掺入石灰石粉可以降低混凝土的脆性,混凝土的韧性也得到相应的提高。(4)钢筋与不同混凝土粘结块试件破坏形式均为劈裂破坏,粘结应力-滑移曲线仅有上升段,钢筋与混凝土粘结块试件的自由端开始出现滑移时的粘结应力、极限粘结强度和极限粘结应力对应的自由端滑移随着石灰石粉的细度增大而增大。(5)在标准养护条件下,普通混凝土前期水化反应程度明显快于粉煤灰-矿渣混凝土和石灰石粉-粉煤灰-矿渣混凝土,粉煤灰-矿渣混凝土和石灰石粉-粉煤灰-矿渣混凝土中后期反应速率明显提高,混凝土强度持续增长。通过一系列微观结构分析(XRD、XRF和SEM)知,石灰石粉活性较低。石灰石粉-粉煤灰-矿渣混凝土的细微观结构的变化情况与宏观性能的试验结果能够互相验证。
【学位单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TU528
【部分图文】：

1 绪论本课题以中国矿业大学和江苏中联铸本混凝土有限公司签订的“石灰石粉-粉煤灰-矿渣混凝土相关性能研究”项目为契机，依托课题组前期研究成果，主要采取理论分析、实验室试验、现代分析测试技术等进行石灰石粉-粉煤灰-矿渣混凝土相关性能的研究。具体技术路线如下：

(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 2-1 水泥的颗粒形貌Figure 2-1 Particle appearance of cement（4）其它性能采用不同的方法对水泥的各项特性进行测试。根据国家标准要求，用40mm×40mm×160mm 棱柱体试体测试水泥胶砂在一定龄期时的抗压强度和抗折强度；采用标准方法测定水泥胶砂流动度，确定水泥相对需水量；水泥细度测定采用筛析法进行测定，采用 45μm 方孔标准筛和 80μm 方孔标准筛进行筛析试验，筛析仪负压可调范围为 4000Pa~6000Pa；采用雷氏夹法检测游离水泥安定性是否合格。本试验选用的 P.O 42.5 水泥的基本性能如下表 2-3 所示。表 2-3 水泥基本性能分析Table 2-3 Basic performance analysis of cement样品名称28d 抗折强度（MPa）28d 抗压强度（MPa）标准稠度用水量（mL）比表面积（m2/kg）安定性（mm）水泥 42.5 8.8 49.3 135 345 1.0（合格）2.1.2 石灰石粉

（3a）放大 1000 倍的比表面积为 650m2/kg 的石灰石粉颗粒（3b）放大 4000 倍的比表面积为 650m2/kg 的石灰石粉颗粒（3c）放大 8000 倍的比表面积为 650m2/kg 的石灰石粉颗粒图 2-2 石灰石粉的颗粒形貌Figure 2-2 Particle appearance of limestone powder2.1.3 粉煤灰本次试验取用的粉煤灰为徐州聚凝建材科技有限公司供应的 F 类粉煤灰。（1）化学组成粉煤灰的化学成分分析方法与水泥的测试方法相同。本次试验用粉煤灰的化学成分如表 2-5 所示。表 2-5 粉煤灰化学成分Table 2-5 Chemical composition of fly ash元素或化合物 SO3CaO MgO SiO2Al2O3Fe2O3Na2O K2O Cl-重量百分数（%） 0.67 3.21 3.62 49.41 28.16 5.65 0.69 0.33 0.003（2）颗粒形貌图 2-3 为粉煤灰的颗粒形貌，粉煤灰颗粒多为圆球状，表面光滑，大颗粒表面
【参考文献】

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6 陈永晟;吴建华;李琪;武海轮;赵海红;;石灰石粉与矿物掺和料协同作用对胶凝材料体系性能的影响[J];混凝土世界;2014年02期

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4 汪秀石;干拌自密实混凝土基本力学性能试验研究[D];合肥工业大学;2007年

5 丁红霞;大掺量矿渣粉—水泥基胶凝材料和混凝土性能及其优化的研究[D];河海大学;2007年

6 范莲花;矿渣微粉掺合料对混凝土性能的影响[D];西安建筑科技大学;2007年

本文编号：2838046