輕質(zhì)高性能自密實(shí)混凝土研究.pdf

1、針對(duì)輕質(zhì)高性能自密實(shí)混凝土的科學(xué)問題和工程應(yīng)用問題，課題將水泥化學(xué)、混凝土學(xué)、流變學(xué)、表面化學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等學(xué)科的知識(shí)有效結(jié)合，開展了系統(tǒng)的理論與應(yīng)用基礎(chǔ)研究。
　　 高性能外加劑是課題研究的核心。根據(jù)高分子設(shè)計(jì)原理，合成了丙烯酸類聚羧酸系減水劑、馬來酸類聚羧酸系減水劑、改性草漿堿木素木質(zhì)素磺酸鹽減水劑、聚羧酸類混凝土引氣劑，以DLVO理論和空間位阻效應(yīng)理論為指導(dǎo)，通過測定紅外光譜、減水劑在水泥顆粒表面的等溫吸附性能、

2、減水劑對(duì)水泥－電位的影響、減水劑水溶液的表面張力、摻減水劑的水泥漿體流動(dòng)性能，研究了減水劑的吸附－分散特性及其作用機(jī)理；研究了可溶性硫酸鹽對(duì)聚羧酸系減水劑分散作用的影響；通過SEM測試和分析研究了聚羧酸系減水劑對(duì)水泥早期水化反應(yīng)的影響；研究了復(fù)合聚羧酸系減水劑組成及其與常用混凝土外加劑的配伍性；通過測定混凝土含氣量、氣泡間距、新拌混凝土工作性、28d抗壓強(qiáng)度、摻引氣劑的混凝土經(jīng)300次凍融循環(huán)相對(duì)動(dòng)彈性模量的變化，研究了摻聚羧酸類引氣劑

3、的混凝土工程性能；研究了F型礦物外加劑、內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑的應(yīng)用性能。研究結(jié)果表明，聚羧酸系減水劑是輕質(zhì)高性能自密實(shí)混凝土適用的減水劑品種，主要通過空間位阻效應(yīng)對(duì)水泥顆粒起吸附－分散作用，且可加速水泥早期水化反應(yīng)進(jìn)程，促進(jìn)水化硫鋁酸鹽的形成；將丙烯酸類和馬來酸類聚羧酸系減水劑復(fù)配使用，可獲得高分散及其經(jīng)時(shí)保持效果；復(fù)合聚羧酸系減水劑與與可溶性硫酸鹽不相容、與羥基羧酸鹽緩凝劑復(fù)合時(shí)分散性能不穩(wěn)定、粉煤灰的電負(fù)性可彌補(bǔ)聚羧酸減水劑靜電斥力的不足、與適

4、量普通鈣鹽減水劑復(fù)合可提高減水和保塑效能；以粉煤灰為主要原料制備的F型礦物外加劑，可取代10％水泥使用，并可補(bǔ)償水泥基材料收縮；內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑可提高水泥基材內(nèi)部相對(duì)濕度和水泥水化程度，減少混凝土收縮。
　　 輕質(zhì)高性能自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)是課題研究的關(guān)鍵。建立了漿體含量模型，通過測定坍落擴(kuò)展度、L－型盒流動(dòng)高度比、J－環(huán)擴(kuò)展度表征輕質(zhì)高性能自密實(shí)混凝土的自密實(shí)性能。根據(jù)模型計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果，輕質(zhì)高性能自密實(shí)混凝土較合理的配合比參數(shù)為：

5、漿體含量340-3801/m3；水粉比0.8－0.9；輕粗集料280-3501/m3；細(xì)集料與填料體積之和占砂漿體積的26.9-44.0％；混凝土用水量以不超過175kg/m3為宜。
　　 輕質(zhì)高性能自密實(shí)混凝土工作性評(píng)價(jià)體系、性能及輕集料混凝土界面微觀結(jié)構(gòu)研究是課題研究的重點(diǎn)。研究了輕質(zhì)高性能自密實(shí)混凝土工作性的技術(shù)指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法；測定了輕質(zhì)高性能自密實(shí)混凝土工作性、干表觀密度、抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、干燥收縮性能、

6、抗凍融耐久性、滲透性、抗碳化性能、抗氯離子侵蝕性能；通過SEM測試分析和對(duì)界面過渡區(qū)水化產(chǎn)物進(jìn)行數(shù)字特征分析，研究了輕集料混凝土界面過渡區(qū)微觀形貌。研究結(jié)果表明，輕質(zhì)高性能自密實(shí)混凝土應(yīng)滿足h2/h1≥0.75、坍落擴(kuò)展度≥650m、J－型環(huán)擴(kuò)展度≥550m、離析率<20％；可利用坍落擴(kuò)展度與L－型盒組合或坍落擴(kuò)展度與J-型環(huán)組合試驗(yàn)方法或采用模糊綜合評(píng)判評(píng)價(jià)輕質(zhì)高性能自密實(shí)混凝土工作性；干表觀密度1527kg/m3-1712kg/m3

7、的輕質(zhì)高性能自密實(shí)混凝土，在用水量為165-180kg/m3、漿體含量為360-380kg/m3、水粉比0.80-0.90、細(xì)集料體積占砂漿體積的35％、以10％F型礦物外加劑和40％粉煤灰取代硅酸鹽水泥時(shí)，新拌混凝土具有優(yōu)良的工作性；根據(jù)水膠比大小，輕質(zhì)高性能自密實(shí)混凝土28天抗壓強(qiáng)度滿足C50和C60要求，28天以后混凝土強(qiáng)度仍有較大漲幅，混凝土28天的拉壓比為0.079-0.091、折壓比為0.082-0.087；混凝土91d齡期

8、內(nèi)的干燥收縮值與常規(guī)混凝土相當(dāng)；經(jīng)過300次凍融循環(huán)后，相對(duì)動(dòng)彈性模量大于90％，質(zhì)量損失小于0.1％；輕質(zhì)高性能自密實(shí)混凝土滲透性較低、抗碳化性能、抗氯離子侵蝕性能良好；根據(jù)SEM研究結(jié)果和界面過渡區(qū)水化產(chǎn)物數(shù)字特征分析結(jié)果，輕集料混凝土界面過渡區(qū)中，很難發(fā)現(xiàn)結(jié)晶完好的六方板狀Ca(OH)2的富集，且隨著齡期的增長，輕集料混凝土的界面過渡區(qū)變得更為致密，到28d時(shí)已較難區(qū)別；在3d時(shí)，礦渣微粉和粉煤灰在輕集料混凝土界面過渡區(qū)中主要起填