偏高嶺土-礦渣體系輕骨料混凝土的制備與性能研究.pdf

1、高強高性能混凝土是目前工程中被廣泛應用的材料。為了減輕普通混凝土的重量并希望將其運用于一些特定的環(huán)境中，人們制備出了高強高性能輕骨料混凝土。這種輕骨料混凝土因具有輕質(zhì)、高強、高耐久、耐火等特點，而被大量應用于高層建筑和橋梁工程。為了彌補高性能輕骨料混凝土收縮較大的缺陷，國內(nèi)外許多研究者們采用摻火山灰材料等技術(shù)措施改善輕骨料混凝土，以改善輕骨料混凝土的體積穩(wěn)定性。偏高嶺土是一種高活性的火山灰材料，對混凝土性能的改善效果與硅灰相近，遠遠高于

2、粉煤灰和礦渣。偏高嶺土還能大幅減少混凝土的收縮，且價格比硅灰低。故使用偏高嶺土替代硅灰制備高性能輕骨料混凝土具有較高的理論意義和實用價值。
　　另一方面，沿海地區(qū)混凝土工程和海上混凝土工程中使用的水是自來水或者淡化后的海水。水的運輸和處理增加了工程成本。海水中富含多種鹽，部分鹽能促進水化，部分鹽離子會導致混凝土結(jié)構(gòu)的破壞，其中，海水中的氯離子是造成鋼筋銹蝕和結(jié)構(gòu)破壞的主要介質(zhì)。研究表明，偏高嶺土具有很強氯離子能力固化能力，那么，在

3、海水拌合制備的混凝土中，摻入適量偏高嶺土能否彌補海水帶來的不良影響，同時又保留海水對混凝土的好的影響？此問題值得我們研究。
　　鑒于此，本文使用了偏高嶺土和礦渣制備了淡水和海水兩種體系的輕骨料混凝土。礦渣的使用能降低混凝土的成本，并能改善混凝土的堆積結(jié)構(gòu)，使混凝土結(jié)構(gòu)更加緊密。在保證混凝土工作性能的前提下，本文通過XRD、SEM、DSC-TG、MIP等先進的測試方法研究了不同摻量的偏高嶺土和礦渣對輕骨料混凝土宏觀及微觀性能的影響，

4、研究了海水和偏高嶺土、礦渣對輕骨料混凝土性能的復合影響，分析了使用海水和偏高嶺土、礦粉制備輕骨料混凝土的可行性。
　　本文的主要成果如下：
　　1、本文結(jié)合力學性能與微觀結(jié)構(gòu)，證明了單獨摻入偏高嶺土和礦渣均可以提高輕骨料混凝土的性能，而單獨摻入偏高嶺土效果更佳。復合摻入偏高嶺土和礦渣能進一步提升混凝土的力學性能。復合摻入偏高嶺土和礦渣時，最佳摻量為10％偏高嶺土和10%礦渣。實驗證明，偏高嶺土和礦渣有效改善了輕骨料混凝土過渡

5、界面區(qū)的結(jié)構(gòu)，增強了界面過渡區(qū)骨料和水泥漿體間的結(jié)合，提高了界面的強度，并改善了水泥漿體的組成與結(jié)構(gòu)，從而提高輕骨料混凝土的宏觀力學性能。
　　2、相比淡水體系輕骨料混凝土，海水體系輕骨料混凝土微觀結(jié)構(gòu)更密實，過渡界面區(qū)強度更高，混凝土抗壓強度更高。實驗證明了海水的使用能提高輕骨料混凝土的力學性能。且海水不影響礦物摻合料對混凝土性能的改善作用。
　　3、測試結(jié)果證明，海水引入了大量氯離子，部分氯離子與水化產(chǎn)物反應生成弗里德爾

6、鹽。偏高嶺土和礦渣的摻入能提高弗里德爾鹽的生成量，生成量隨著偏高嶺土和礦渣摻量的增加而增加。海水還會促進水泥水化，生成更多水化產(chǎn)物。而偏高嶺土和礦渣能通過大量消耗水化產(chǎn)物Ca(OH)2促進水泥的水化。
　　4、未摻入礦物的輕骨料混凝土的抗氯離子侵蝕能力較低。摻入偏高嶺土和礦渣均能增強輕骨料混凝土的抗氯離子侵蝕性能，復合摻入偏高嶺土和礦渣效果最佳。而海水的引入會降低混凝土抗氯離子滲透性能，降低混凝土耐久性。摻入偏高嶺土和礦渣后能明顯

7、改善海水體系輕骨料混凝土抗氯離子滲透性能，能彌補海水引入的離子所帶來的不良影響。
　　5、未摻入礦物的輕骨料混凝土的體積收縮變形量較大。摻入偏高嶺土和礦渣均能減少輕骨料混凝土的體積收縮。單獨摻入偏高嶺土效果比單獨摻入礦渣效果好，在一定摻量條件下，隨著偏高嶺土摻量的增加，輕骨料混凝土的體積變形量越小。復合摻入偏高嶺土和礦渣能在單獨摻入某一礦物的改善效果上進一步減少輕骨料混凝土的體積收縮。但當偏高嶺土摻量達10%后，再摻入礦渣時對輕骨