高掺量粉煤灰混凝土在护岸工程中的应用研究

摘要

本课题针对江苏泰州地区航道护岸工程，采用粉煤灰取代不同比例的水泥，配制出强度等级为C20和C25，坍落度在(140±20)mm的混凝土，以降低工程造价。主要研究了高掺量粉煤灰混凝土拌合物的早期性能、硬化混凝土的物理力学性能、长期耐久性能及微观结构的发展演化规律，分析研究将高掺量粉煤灰混凝土应用于航道护岸的可行性，旨在为其在航道护岸工程中的应用提供技术支撑，为基础设施建设降低成本。
　　试验结果表明:粉煤灰能显著提高混凝土拌合物的工作性能，在提高混凝土流动性的同时使其具有良好的黏聚性和保水性;粉煤灰的水化反应速率较慢，使粉煤灰混凝土的凝结时间延长，早期水化热显著降低，从而可以大大降低大体积混凝土的水化热温升，减少温差裂缝。
　　高掺量粉煤灰混凝土的早期强度较低，且粉煤灰掺量越大，早期强度降低越多，但后期强度增长比较显著，各配合比混凝土28d强度都达到了工程要求的强度等级;粉煤灰可以有效减小混凝土的干燥收缩，提高混凝土对早期塑性收缩开裂的抵抗能力，减少表面产生的裂缝数量。
　　高掺量粉煤灰混凝土具有良好的抗氯离子渗透性能，6h电通量明显低于基准混凝土，而且粉煤灰掺量小于50％的混凝土能达到F100的抗冻等级，养护28d的混凝土28d碳化深度都小于30mm，养护56d的混凝土都小于25mm，能够满足工程要求。粉煤灰对混凝土在干湿循环作用下的耐久性没有太大影响，经过180d干湿循环作用后，混凝土的质量损失都小于1.1％，相对动弹性模量都在85％以上。研究表明，粉煤灰对混凝土在干湿循环-碳化耦合作用下的耐久性产生了不良影响，耦合作用下，虽然混凝土的质量增加，但是相对动弹性模量明显减小，碳化深度增大，但耦合作用180d后，混凝土试件都没有遭到破坏，相对动弹性模量都在75％以上，累计碳化28d后除粉煤灰掺量为55％的C20混凝土外，其它配合比混凝土碳化深度都小于30mm。因此粉煤灰掺量小于50％的混凝土的耐久性可以满足江苏泰州地区航道护岸工程的要求。
　　高掺量粉煤灰混凝土早期水化产物较少，微观结构孔隙较多，但随着粉煤灰二次水化的发生，水化产物越来越多，浆体结构也变得越来越密实。掺入粉煤灰后水泥浆的水化产物主要是C-S-H凝胶和Ca(OH)2，粉煤灰的水化反应使水化产物中的Ca(OH)2含量降低，即使养护56d后，在掺粉煤灰的水泥浆体XRD图谱中仍能发现莫来石和石英的特征峰，说明粉煤灰尚未水化完全。
　　综合试验结果，为满足工程要求，降低工程造价，同时便于施工操作，加快施工进度，混凝土中粉煤灰取代水泥量应该控制在40～50％，在这一范围内，混凝土的物理力学性能和耐久性均能满足工程要求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 粉煤灰混凝土发展历史

1．3 粉煤灰对混凝土性能的影响

1．4 高掺量粉煤灰混凝土研究进展

1．4．1 高掺量粉煤灰混凝土拌合物的性能

1．4．2 高掺量粉煤灰混凝土的物理力学性能

1．4．3 高掺量粉煤灰混凝土的耐久性

1．4．4 高掺量粉煤灰混凝土的微观结构

1．5 存在的主要问题

1．6 本文的主要研究内容

第二章 原材料和试验方法

2．1 原材料

2．1．1 水泥

2．1．2 粉煤灰

2．1．3 集料

2．1．4 外加剂

2．1．5 拌合水

2．2 混凝土配合比

2．3 试验方法

2．3．1 成型和养护

2．3．2 凝结时间

2．3．3 工作性能

2．3．4 水化热试验

2．3．5 强度

2．3．6 塑性收缩开裂试验

2．3．7 干燥收缩

2．3．8 抗氯离子渗透试验

2．3．9 抗冻性

2．3．10 碳化试验

2．3．11 干湿循环作用下混凝土的耐久性试验

2．3．12 干湿循环-碳化耦合作用下混凝土的耐久性试验

2．3．13 微观结构分析

第三章 高掺量粉煤灰混凝土拌合物的性能

3．1 工作性能

3．2 凝结时间

3．3 水化热

3．4 本章小结

第四章 高掺量粉煤灰混凝土的物理力学性能

4．1 强度

4．1．1 抗压强度

4．1．2 抗折强度和劈裂抗拉强度

4．2 干燥收缩

4．2．1 粉煤灰掺量对混凝土干燥收缩的影响

4．2．2 水胶比对混凝土干燥收缩的影响

4．3 塑性收缩开裂试验

4．4 本章小结

第五章 高掺量粉煤灰混凝土的耐久性

5．1 抗冻性

5．1．1 试验结果及分析

5．1．2 抗冻性评价

5．2 碳化试验

5．2．1 粉煤灰掺量对混凝土抗碳化性能的影响

5．2．2 水胶比对混凝土抗碳化性能的影响

5．2．3 养护龄期对混凝土抗碳化性能的影响

5．3 抗渗性

5．4 高掺量粉煤灰混凝土在干湿循环作用下的耐久性

5．4．1 质量损失

5．4．2 相对动弹性模量

5．5 高掺量粉煤灰混凝土在干湿循环-碳化耦合作用下的耐久性

5．5．1 质量损失

5．5．2 相对动弹性模量

5．5．3 碳化深度

5．5．4 耐久性评价

5．6 本章小结

第六章 高掺量粉煤灰混凝土的微观结构分析

6．1 扫描电镜(SEM)分析

6．2 X射线衍射分析(XRD)

6．3 本章小结

第七章 高掺量粉煤灰混凝土的经济效益分析

7．1 概述

7．2 经济效益分析

第八章 结论与展望

8．1 结论

8．2 展望

致谢

参考文献