中低标号钢渣防渗抗裂混凝土的研究

摘要

目前中低标号大体积混凝土被广泛应用于实际工程(过江隧道预制沉管、悬索桥锚锭)中,但其突出的渗裂问题至今仍未彻底解决,因此提高混凝土防渗抗裂功能,意义十分重大.该文对中低标号大体积混凝土渗透开裂问题进行了研究,从混凝土自身结构形成与经济角度指出大掺量粉煤灰与膨胀剂复合配制大体积混凝土的问题所在,提出采用钢渣微细矿粉配制中低标号防渗抗裂混凝土的思路,运用复合材料理论设计中低标号防渗抗裂混凝土,提出了低水化热、抗渗性能、体积稳定性、韧性和抗冲磨性能是中低标号防渗抗裂混凝土材料选择和耐久性设计的主要原则,采用钢渣微细粉复合混杂纤维、化学外加剂的技术路线,配制了适合于深水等特殊环境中的大体积中低标号钢渣系列防渗抗裂混凝土,对其进行水化特性、宏观物理力学性能、耐久性和微观结构研究.实验结果显示:钢渣掺合料能显著减缓水泥浆体水化速率,降低砂浆的水化温升并延迟最高温升时间;补偿混凝土收缩,提高混凝土密实度,加强纤维与水泥石的界面粘结,增强混凝土力学性能,但不能明显改善混凝土韧性.混杂纤维通过纤维的不同尺度与不同性质在相应的结构层次上产生阻裂效应,增韧钢渣防渗抗裂混凝土;增加混凝土的破坏极限能,极大提高混凝土抗弯曲能力和韧性指数,改善混凝土脆性.钢渣掺合料对混凝土收缩具有长期补偿作用,混杂纤维起到抑制混凝土收缩的作用.高水压渗透实验表明中低标号钢渣防渗抗裂混凝土抗渗标号高于P40,优于同掺量粉煤灰混凝土,满足深水条件下混凝土的抗渗要求.通过XRD、SEM等微观测试手段研究了钢渣防渗抗裂混凝土的结构形成过程,分析其补偿收缩原因及机理,探明了钢渣防渗抗裂混凝土相组成、结构及其对耐久性的影响规律.微观结果显示钢渣掺合料使水泥石孔径细化、水化产物相密实、与集料界面过渡区得以改善,从而使混凝土达到防渗抗裂的目的.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1防渗抗裂混凝土的研究进展

1.2混凝土渗裂原因

1.2.1裂缝与渗透的基本概念

1.2.2裂缝的分类及成因

1.2.3混凝土裂缝与渗透的关系

1.3研究背景及研究内容

1.3.1主要研究内容

1.3.2拟采用的技术路线

第2章混凝土防渗抗裂技术方法

2.1膨胀剂防渗原理

2.1.1混凝土收缩

2.1.2膨胀剂种类及其作用

2.2矿物掺合料防渗原理

2.2.1粉煤灰的作用

2.2.2钢渣的作用

2.3混杂纤维在混凝土中的阻裂作用

2.3.1混杂纤维混凝土现状

2.3.2混杂纤维在塑性混凝土中的阻裂作用

2.3.3混杂纤维在硬化混凝土中的阻裂作用

2.4混杂纤维与膨胀剂抗裂作用的比较

第3章中低标号防渗抗裂混凝土配合比设计

3.1中低标号防渗抗裂混凝土设计原则

3.1.1低水化热

3.1.2高抗渗透性能

3.1.3良好的体积稳定性

3.1.4良好的韧性和抗冲磨性能

3.2主要原材料及性质

3.2.1水泥

3.2.2矿物掺合料

3.2.3纤维品种和性能

3.2.4化学外加剂(减水剂)

3.2.5集料

3.2.6水

3.3矿物掺合料选择

3.3.1钢渣与粉煤灰砂浆水化热研究

3.3.2钢渣与粉煤灰砂浆力学性能与抗渗性能研究

3.4中低标号防渗抗裂混凝土基本配合比相关参数选择

3.5小结

第4章中低标号钢渣混凝土力学特性研究

4.1钢渣与粉煤灰系列混凝土的工作性能

4.2掺合料与混杂纤维对防渗抗裂混凝土强度的影响

4.2.1不同掺合料对混凝土强度的影响

4.2.2混杂纤维对对钢渣与粉煤灰系列防渗抗裂混凝土强度的影响

4.3纤维增强增韧实验研究

4.3.1钢渣与粉煤灰对混凝土韧性的影响

4.3.2单一纤维对钢渣与粉煤灰系列混凝土的增强增韧

4.3.3混杂纤维对混凝土的增强增韧

4.4小结

第5章中低标号钢渣混凝土耐久性研究

5.1钢渣混凝土体积变形性能研究

5.1.1钢渣与粉煤灰对混凝土体积变形性能的影响

5.1.2纤维对混凝土体积变形性能的影响

5.2高水压下混凝土的抗渗性能研究

5.2.1混凝土表面抗渗处理

5.2.2矿物掺合料对混凝土抗渗性能的影响

5.2.3混杂纤维对混凝土抗渗性能的影响

5.3钢渣混凝土的耐磨实验研究

5.3.1实验方法

5.3.2实验结果分析

5.4微观分析

5.4.1水化产物XRD分析

5.4.2水化产物SEM分析

5.5小结

第6章结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢