高性能混凝土矿物掺合料及其性能研究

摘要

混凝土材料已经成为现代土木工程中不可缺少的、用量最大、用途最广的建筑材料。然而普通混凝土近些年来由于耐久性不良造成过早失效及崩塌破坏的事故在国内外屡见不鲜，混凝土结构日益突出的耐久性问题，越来越受到各国学术界和工程界的广泛重视。高性能混凝土以高强度，优良的工作性和耐久性等技术指标受到越来越多人们的重视，近年来高性能混凝土被世界各地广泛的应用于多种建筑结构，而如何提高和改进高性能混凝土的抗渗性和耐久性也成为高性能混凝土研究的紧迫课题。
　　 本文使用新疆地区的粉煤灰和矿渣微粉作为砼掺合料，研究不同种类的活性激发剂对矿物掺合料的性能影响，同时应用不同掺量和种类的减水剂测试水泥砂浆性能变化；通过正交试验分析粉煤灰在掺量分别为20％、25％和30％，矿渣粉在掺量分别为30％、40％和50％，减水剂掺量分别为0.1％到1.5％时水泥砂浆和混凝土强度性能变化，选择合适组别测试混凝土7d和28d时性能，利用XRD和SEM微观测试手段研究水泥砂浆和混凝土的微观结构及水化机理。
　　 通过试验，在自然养护和标准养护条件下，水灰比为0.40时，使用新疆地区矿物掺合料的水泥中，粉煤灰的适宜掺量为25％～30％，矿渣粉的适宜掺量为30％，高性能聚羧酸减水剂适宜掺量为0.3％～0.8％，而实验室自制的活化剂适宜掺量为1％，在此试验条件下，水泥砂浆和混凝土各项性能指标最优，可以配制出高性能混凝土，此时的混凝土具有长期力学性能、早期强度高、韧性高和体积稳定性好，能够保证在恶劣的使用条件下保持较长生命周期。
　　 应用XRD和SEM微观测试手段，研究结果表明初期水化产物主要有Ca(OH)2和钙矾石及C-S-H凝胶，后期主要水化产物是大量的钙矾石(AFt)和C-S-H凝胶，水化产物结晶效果好，矿物掺合料中活性成分参加了水化反应，能够形成良好的高性能混凝土微观结构。
　　 利用新疆地区的粉煤灰和矿渣粉制备混凝土，同时掺加高性能减水剂和活性激发剂，可以提高混凝土力学性能，制作出绿色环保的高性能混凝土，在节约水泥原料的同时，降低了能耗，如果能加以产业化，不仅变废为宝具有环保意义，同时具有显著的经济效益和社会效益。