高岭土底渣—高岭土—粉煤灰系混凝土复合掺合料的研究与应用

摘要

高岭土是一种珍贵不可再生的矿产资源，在其开采利用的过程中产生了大量的废弃物，这不仅是对资源的浪费，同时也造成了环境的污染。由高岭土煅烧制得的偏高岭土作为一种混凝土矿物掺合料，已被广泛研究。本文通过对北海高岭科技有限公司生产高岭土过程中产生的高岭土四级底渣进行物化特性研究，通过煅烧激发其活性并得出其最佳煅烧工艺，研究其作为活性矿物掺合料制备高性能混凝土。研究结果表明:
　　 (1)北海高岭土四级底渣中含有53％的高岭土，14％白云母和32％的石英。四级底渣的最佳煅烧温度为700℃，保温4h，慢热，急冷。煅烧制度中各因素对煅烧四级底渣活性的影响次序为保温时间、冷却制度、煅烧温度及升温制度。
　　 (2)四级底渣等量取代水泥时，取代比为5％、10％时砂浆28d强度与对比样基本持平，且砂浆的流动度随着四级底渣掺量的增加而减小。煅烧四级底渣对砂浆3d、7d、28d的抗压、抗折强度都有一定改善作用，单掺10％煅烧四级底渣28d砂浆抗压强度较空白样提高了11.4％，但随着煅烧四级底渣掺量的增大，砂浆的流动度会急剧的下降。
　　 (3)通过与偏高岭土、粉煤灰的三元复合，不仅可以在一定程度上改善砂浆的流动性，对砂浆的抗压强度也有明显的改善，28d砂浆抗压强度达到56.1MPa，对比样增加19.9％。
　　 (4)通过最佳配比(10％煅烧四级底渣+5％偏高岭土+10％粉煤灰)制备的C50混凝土，能有效提高混凝土后期抗压强度，28d抗压强度较空白样增加了24.5％。其原因是因为活性矿物掺合料的掺入，优化了胶凝材料体系的颗粒级配，填充了混凝土中的有害微孔，且由于火山灰反应生成了更多的C-S-H凝胶等使体系更加密实，改善混凝土中的界面过渡区。
　　 (5)单掺煅烧四级底渣及复合掺合料都能在一定程度上改善混凝土的耐久性。单掺10％煅烧四级底渣56d膨胀率较对比样提高了28.1％，电通量下降了45.1％，渗水高度较空白样降低了33.3％;复合体系膨胀率提高了54.8％，复合后电通量更是下降了67.3％，加入复合掺合料的混凝土渗水高度降低了69.4％。这些改善是因为矿物掺合料改善了混凝土的微观密实度及减少了其内部孔结构。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 粉煤灰在混凝土中的研究与应用

1．2．1 粉煤灰的物化特性

1．2．2 粉煤灰对工作性能的影响

1．2．3 粉煤灰对力学性能的影响

1．2．4 粉煤灰对耐久性能的影响

1．3 偏高岭土在混凝土中的研究与应用

1．3．1 偏高岭土在混凝土中的作用机理

1．3．2 偏高岭土对工作性能的影响

1．3．3 偏高岭土对力学性能的影响

1．3．4 偏高岭土对耐久性的影响

1．4 高岭土尾矿渣在混凝土中的研究与应用

1．4．1 高岭土尾矿渣的物化特性

1．4．2 高岭土尾矿渣的资源化利用研究进展

1．5 本课题研究内容

第2章 试验原材料及试验方法

2．1 试验方法

2．1．1 力学性能测试

2．1．2 耐久性能测试

2．1．3 微观测试方法

2．2 试验原料

2．2．1 水泥

2．2．2 矿物掺合料

2．2．3 粗集料

2．2．4 细集料

第3章 煅烧四级底渣的制备

3．1 四级底渣的基本性质

3．1．1 四级底渣物理性能分析

3．1．2 高岭土四级底渣物相分析

3．2 煅烧四级底渣

3．2．2 实验仪器

3．2．3 试验方法

3．3 试验结果

3．3．1 热分析结果

3．3．2 不同煅烧制度制得煅烧四级底渣SEM分析

3．3．3 不同煅烧制度制得煅烧四级底渣XRD分析

3．3．4 胶砂火山灰强度活性系数测试结果

3．4 本章小结

第4章 四级底渣、高岭土与粉煤灰的复合化研究

4．1 试验方案

4．1．1 四级底渣与偏高岭土的二元复合

4．1．2 煅烧四级底渣与偏高岭土、粉煤灰复合化

4．2 试验结果分析

4．2．1 四级底渣与偏高岭土的二元复合试验结果

4．2．2 煅烧四级底渣与偏高岭土、粉煤灰复合化试验结果

4．3 本章小结

第5章 煅烧四级底渣复合掺和料对混凝土耐久性能的影响

5．1 混凝土配合比设计

5．1．1 混凝土制备强度

5．1．2 混凝土水灰比

5．1．3 混凝土粗骨料和细骨料用量

5．1．4 混凝土配合比

5．2 试验结果分析

5．2．1 坍落度及抗压强度结果

5．2．2 砂浆膨胀率测试结果

5．2．3 电通量测试结果

5．2．4 抗水渗透性测试结果

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢