碱式硫酸镁水泥混凝土的配合比设计方法研究

摘要

碱式硫酸镁水泥混凝土具有高抗压、高抗拉、高韧性和抗腐蚀性等特性，是一种自主研发的新型土木工程材料，目前国内外尚无先例可循。如果在大跨度桥梁、城市轻轨高架桥、高层和超高层建筑中使用碱式硫酸镁水泥混凝土，则可以使得结构的截面尺寸减小，自重得到了减轻，让结构获得了良好的安全性能和耐久性能。同时，混凝土用量的减少对节能、降耗、减排也有一定的促进作用。因此，碱式硫酸镁水泥混凝土有可能成为新型建筑结构材料的主要发展方向之一。
　　本文主要研究了原材料及配制参数对碱式硫酸镁水泥混凝土工作性能和抗压强度的影响规律，并且制定出了有关碱式硫酸镁水泥混凝土配合比设计方法及相关计算表格。通过系统实验研究，可以得到如下的基本规律：（1）活性混合材掺量在13％~51%范围内变化时，随着活性混合材掺量的提高，碱式硫酸镁水泥的胶砂强度呈线性降低；（2）水泥用量在530kg/m3~630kg/m3范围内变化时，碱式硫酸镁水泥混凝土坍落度随着水泥用量提高而逐渐变大；但水泥用量对碱式硫酸镁水泥混凝土抗压强度的影响规律却不明显；（3）随着胶水比（水胶比的倒数）的提高，碱式硫酸镁水泥混凝土的抗压强度呈线性增长；同时，随着水胶比的提高，碱式硫酸镁水泥混凝土的坍落度也呈线性增加；（4）对于相同配合比，随着石子最大粒径的增大，碱式硫酸镁水泥混凝土坍落度越大；而碱式硫酸镁水泥混凝土的抗压强度却随着石子最大粒径的增大而降低；（5）砂率在36%~48%范围内变化时，随着砂率的增大，碱式硫酸镁水泥混凝土的坍落度和抗压强度均先增大后减小，最佳砂率是40%；（6）碱式硫酸镁水泥混凝土的最适宜养护条件为20℃±2℃，RH为60%±5%；（7）在相同配合比下，矿渣和粉煤灰的掺量分别在0%~33.3%范围内变化时，碱式硫酸镁水泥混凝土坍落度和抗压强度均随着掺量的提高而降低；（8）萘系高效减水剂对碱式硫酸镁水泥混凝土有减水作用，当掺量为2.5%时，减水率达到了32.4%；在保持相同坍落度的前提下，当萘系高效减水剂掺量达到1.5%时，对碱式硫酸镁水泥混凝土具有较强的增强作用；（9）根据系统的实验研究结果，确定了碱式硫酸镁水泥混凝土的单位用水量选用表、砂率选用表、强度标准差、最大水胶比和最小水泥用量；（10）通过计算实例验证，发现按照本文建立的碱式硫酸镁水泥混凝土配合比设计方法设计的混凝土，其抗压强度实测值与混凝土配制强度的绝对误差不大于4%。

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注释表

第一章 绪论

1.1引言

1.2课题研究背景

1.3混凝土配合比设计方法的国内外研究进展

1.4研究的目的和意义

1.5本文主要研究内容

1.6本文的研究思路

第二章 原材料和试验方法

2.1 引言

2.2 实验

2.3 活性混合材种类及掺量对碱式硫酸镁水泥强度等级的影响

2.4试验方案

2.5本章小结

第三章 碱式硫酸镁水泥混凝土的工作性研究

3.1引言

3.2水泥强度等级及用量对混凝土工作性能的影响

3.3 水胶比（W/B）对混凝土工作性能的影响

3.4石子种类、粒径对混凝土工作性能影响

3.5 砂率对混凝土性能影响

3.6矿物掺合料种类与掺量对混凝土性能的影响

3.7萘系高效减水剂对混凝土性能影响

3.8混凝土单位用水量

3.9砂率选用表

3.10本章小结

第四章 碱式硫酸镁水泥混凝土抗压强度影响因素规律性研究

4.1引言

4.2 养护湿度对混凝土抗压强度的影响

4.3水泥强度等级及用量对混凝土抗压强度的影响

4.4 胶水比（水胶比倒数）对混凝土抗压强度的影响

4.5石子种类和石子最大粒径对混凝土抗压强度影响

4.6 砂率对混凝土抗压强度影响

4.7 矿物掺合料对混凝土抗压强度影响

4.8萘系高效减水剂对混凝土抗压强度影响

4.9本章小结

第五章 碱式硫酸镁水泥混凝土的配合比设计方法研究

5.1配合比设计的基本原则

5.2碱式硫酸镁水泥混凝土配合比设计方法与步骤

5.3 计算实例1

5.4 计算实例2

5.5 本章小结

第六章 全文总结和展望

6.1全文总结

6.2创新点

6.3展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文和研究成果