非粘土陶粒及混凝土性能研究

摘要

本课题通过调研的方式分析在北京市生产非粘土页岩陶粒的技术、资源、能耗、经济可行性；通过大量试验，研究对比各种陶粒性能，提出了适合北京市发展的非粘土页岩陶粒；研究陶粒性能对混凝土拌和物流动性、稳定性及硬化混凝土的力学性能、体积稳定性和耐久性能的影响；借助SEM测试方法观察陶粒微观结构和陶粒混凝土界面区特征，分析轻集料与水泥石相互作用机理；分析优选非粘土陶粒是否可以代替粘土和页岩陶粒。
　　研究结果表明：粉煤灰陶粒和淤泥陶粒成本相当、煤矸石陶粒成本最高，煤矸石陶粒的能耗最高、粉煤灰陶粒其次、淤泥陶粒的综合能耗最小；通过陶粒性能对比，粉煤灰陶粒的堆积密度变异系数只有0.05左右，均质性最好，质量最稳定，粒型系数最小，吸水率（包括常压吸水、劈开前后吸水率、连通率、压力吸水率）和筒压强度性能介于煤矸石陶粒和淤泥陶粒之间；经综合评价，确定以粉煤灰陶粒作为非粘土陶粒的代表进行混凝土试验。
　　对于混凝土拌合物性能，圆球型粉煤灰陶粒混凝土比普通型粉煤灰陶粒混凝土流动度好，但混凝土密度分层度和质量分层度较大；粉煤灰陶粒的预吸水率越高，新拌混凝土的坍落度和扩展度越大，经时损失越小，且使混凝土分层度减小，粉煤灰陶粒的最佳预湿处理时间为24h左右。粉煤灰陶粒混凝土的最佳砂率为40％。在粉煤灰陶粒混凝土力学性能方面，粉煤灰陶粒粒径增大，混凝土的抗压强度下降；随着粉煤灰陶粒预湿时间的延长，混凝土早期抗压强度有所降低，后期强度均有所增加。在粉煤灰陶粒混凝土体积稳定性及耐久性方面，粉煤灰陶粒混凝土收缩28d以后仍有较大收缩，吸水率大的陶粒，混凝土收缩较小；轻集料混凝土的抗冻次数为250次以上。
　　在微观结构方面，粉煤灰陶粒的表面相对致密，平均孔径较小；而粉煤灰陶粒内部结构与其表层有较大不同，内部的孔比其表层多，平均孔径也比表层的大；粘土陶粒混凝土界面区和粉煤灰陶粒混凝土界面区都有着相似的微观结构，形成了“嵌套”似的整体结构，提高了混凝土界面区强度。

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摘 要

目 录

Contents

第1 章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究发展现状

1.2.1 轻集料的发展及现状

1.2.2 轻集料混凝土的理论研究成果

1.3 本课题研究的目的和意义

1.4 本课题的主要内容

第2 章 试验方法及研究方案设计

2.1 原材料及分析

2.1.1 水泥

2.1.2 人工砂

2.1.3 水

2.2 试验方法

2.2.1 轻集料性能试验方法

2.2.2 混凝土性能试验方法

2.2.3 微观分析

2.3 试验方案

第3 章 非粘土陶粒的生产技术、资源、能源分析

3.1 北京及周边陶粒的供应情况

3.2 生产非粘土陶粒的技术可行性分析

3.2.1 粉煤灰陶粒的生产技术

3.2.2 煤矸石陶粒生产技术

3.2.3 淤泥陶粒生产技术

3.3 资源可行性分析

3.3.1 粉煤灰资源

3.3.2 煤矸石资源

3.3.3 淤泥资源

3.4 陶粒成本分析

3.5 资源、能源消耗分析

3.6 本章小结

第 4章 陶粒性能研究

4.1 颗粒级配与粒径

4.2 堆积密度变异系数

4.3 粒型系数

4.4 吸水率研究

4.4.1 吸水率

4.4.2 劈开前后吸水率

4.4.3 连通率

4.4.4 压力吸水率

4.5 筒压强度

4.6 综合各种因素确定非粘土、页岩陶粒的种类

4.7 本章小结

第5 章 粉煤灰陶粒混凝土拌和物性能研究

5.1 粉煤灰陶粒对混凝土流动性的影响

5.1.1 粉煤灰陶粒混凝土的基准配合比

5.1.2 陶粒粒型和密度等级的影响

5.1.3 陶粒吸水率的影响

5.2 粉煤灰陶粒对混凝土稳定性的影响

5.2.1 最大粒径对稳定性的影响

5.2.2 粒型对稳定性的影响

5.2.3 轻集料预湿处理时间对稳定性的影响

5.2.4 陶粒混凝土分层的机理探讨

5.3 本章小结

第6 章 硬化粉煤灰陶粒混凝土的性能研究

6.1 粉煤灰陶粒混凝土强度的研究

6.1.1 配合比设计

6.1.2 配合比对粉煤灰陶粒混凝土强度的影响

6.2 粉煤灰陶粒混凝土的力学性能

6.2.1 陶粒性能对混凝土力学性能的影响

6.2.2 陶粒预吸水时间对混凝土力学性能的影响

6.3 粉煤灰陶粒混凝土的体积稳定性

6.3.1 陶粒吸水率对混凝土收缩的影响

6.3.2 预湿时间对混凝土收缩的影响

6.4 粉煤灰陶粒混凝土的耐久性能

6.4.1 混凝土抗冻融性能

6.4.2 混凝土抗渗性能

6.5 本章小结

第7章 粉煤灰陶粒混凝土微观结构初探

7.1 轻集料的微观结构

7.2 轻集料混凝土的结构特征

7.3 轻集料与水泥石相互作用机理初探

7.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢

个人简历