混合砂高性能混凝土的界面区特征与耐久性研究

摘要

重庆地区特细砂丰富，天然中砂短缺，由混合砂替代天然中砂作为细骨料配制高性能混凝土已成为大势所趋。本文基于正填致密堆积试验进行配合比设计，结合永川公路长江大桥工程用混合砂高性能混凝土，从宏观到微观逐步深入，展开了混合砂高性能混凝土的界面区特征与耐久性研究。通过试验及分析，本文得出以下结论:
　　①由正填致密堆积试验得出中砂填充碎石、矿质细掺料填充砂石混合物的填塞率分别在42％和8％时为最佳，在致密堆积状态下，固态颗粒材料的最大混合单位质量为2196kg/m3，混合砂中机制砂与特细砂质量比为7∶3。
　　②采用致密正填配合比设计方法，配制在相同水胶比和减水剂掺量下的混凝土，根据性能试验结果得到水泥浆富余系数为1.25时较好，并在此基础上确定各原材料用量，获得较为密实的混凝土拌合物配合比。
　　③将四组不同砂石材料在同一配合比下进行对比试验，比较不同种类粗细骨料所配制的混凝土性能。混合砂混凝土的立方体抗压强度、静压弹性模量、抗碳化和体积稳定性均优于天然砂混凝土的，但天然砂配制的混凝土工作性、抗水和氯离子渗透性更佳;石灰岩碎石混凝土具有较好的力学性能，破碎卵碎石混凝土的整体抗渗性能则优于碎石混凝土的，但其抗碳化性能稍差。
　　石料的岩性改变对混凝土的长期性能没有显著影响。其中，石灰岩碎石与天然中砂作为粗细骨料配制的混凝土后期干缩增长率较高，而破碎卵碎石与混合砂作为粗细骨料配制的混凝土则综合性能较好。
　　④通过扫描电镜的图像分析可知，高性能混凝土界面的宏观性能与微观特征表现出较好的一致性，分析了不同骨料与浆体界面过渡区的形貌特征随不同水化龄期的发展规律。从微观层面解释了高性能混凝土耐久性的形成机理。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究现状及存在问题

1．2．1 混合砂高性能混凝土发展现状

1．2．2 混凝土微观界面过渡区研究现状

1．2．3 界面区特征与耐久性的相关性思考

1．2．4 存在的问题

1．3 研究内容

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 技术路线

第二章 高性能混凝土配合比设计的理论依据

2．1 高性能混凝土的结构理论

2．1．1 高性能混凝土的结构组成

2．1．2 水泥浆体与骨料间的界面区结构

2．1．3 界面区结构与粘结强度

2．2 高性能混凝土配合比设计理论

2．2．1 简易配合比设计方法

2．2．2 致密配合比设计方法

2．2．3 等浆体体积法

2．2．4 全计算配合比设计方法

2．3 小结

第三章 原材料比选及其性能研究

3．1 细骨料的选用及其特性

3．1．1 机制砂

3．1．2 特细砂

3．1．3 天然中砂

3．1．4 混合砂及其制备

3．2 粗骨料的选用及其特性

3．2．1 破碎卵碎石

3．2．2 石灰岩碎石

3．3 水泥的选用及其特性

3．4 矿物细掺料的选用及其特性

3．4．1 粉煤灰

3．4．2 矿渣粉

3．4．3 双掺效应

3．5 外加剂的选用及其特性

3．5．1 减水剂的基本性能

3．5．2 聚羧酸减水剂作用机理

3．5．3 减水剂与水泥的适应性

3．6 拌合用水

3．7 小结

第四章 混合砂高性能混凝土配合比设计及性能试验研究

4．1 正填致密堆积试验

4．1．1 正填致密堆积试验方法

4．1．2 正填致密堆积试验数据结果分析

4．2 室内试验的配合比设计

4．2．1 混凝土技术指标

4．2．2 致密正填配合比计算

4．3 性能试验研究

4．3．1 工作性能

4．3．2 力学性能

4．3．3 体积稳定性

4．3．4 耐久性

4．4 小结

第五章 混合砂高性能混凝土微观界面区特征研究

5．1 微观分析方法及其实验结果

5．1．1 技术原理

5．1．2 试样制备

5．1．3 实验结果分析

5．2 硬化混凝土界面过渡区微观特性分析

5．2．1 浆体与不同骨料界面微观特征

5．2．2 界面区特征与粘结强度关联性分析

5．3 小结

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 研究与展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论文和取得的学术成果