石灰石粉-矿渣-粉煤灰混凝土体积稳定性及复合胶凝材料水化热研究

摘要

近些年来，随着国家建筑行业的蓬勃发展，商品混凝土的需求量大幅增长，对混凝土的性能也提出了新的要求。将石灰石粉、矿渣和粉煤灰等工业副产品掺到混凝土中，不仅可以改善混凝土的性能，同时促进了混凝土产业的可持续发展。 本文以石灰石粉、矿渣和粉煤灰为对象，采用了物理试验测试和理论分析相结合的方法，对水胶比为 0.35、0.40、0.49的石灰石粉-矿渣-粉煤灰混凝土体积稳定性和石灰石粉-矿渣-粉煤灰-水泥复合胶凝材料水化热性能进行了研究，并对石灰石粉-矿渣-粉煤灰混凝土进行了可行性研究和经济效益分析，旨在为石灰石粉-矿渣-粉煤灰混凝土用于实际工程提供理论指导。本文主要结论和创新成果如下： 1.石灰石粉-矿渣-粉煤灰混凝土的自收缩率和徐变度均低于基准硅酸盐水泥混凝土，干燥收缩率略高于基准硅酸盐水泥混凝土，湿胀率在前期小于基准硅酸盐水泥混凝土，后期反超基准硅酸盐水泥混凝土。自收缩率降低19.2%，徐变度降低 31.5%，干燥收缩率增长 3.2%，湿胀率增长 20%。随着水胶比的增大，石灰石粉-矿渣-粉煤灰混凝土和基准硅酸盐水泥混凝土的干燥收缩率、徐变度增大，自收缩率和湿胀率减小。 2.提出了石灰石粉-矿渣-粉煤灰混凝土和基准硅酸盐水泥混凝土自收缩率、干燥收缩率、湿胀率和徐变度与龄期和水胶比之间的三元函数计算模型，从宏观和微观层面揭示了石灰石粉-矿渣-粉煤灰混凝土的徐变规律及机理。石灰石粉-矿渣-粉煤灰混凝土中矿物掺合料的二次水化产物改善了孔结构且与水泥浆体紧密结合在一起，保证了微集料效应的正常发挥。 3.掺合料水泥胶砂降低了各龄期水化热，推迟了第二放热峰的出现，并降低了放热速率峰值。掺合料水泥胶砂水化放热量随着水化龄期的增长持续增长，增长速率逐渐减缓，7d的水化放热量均随着水胶比增大先增大后减小；基准硅酸盐水泥胶砂表现出相同的规律。三掺石灰石粉矿渣粉煤灰水泥胶砂比双掺矿渣粉煤灰水泥胶砂改善水泥水化热的性能好；随着石灰石粉比表面积的提高，掺合料水泥胶砂放热量和放热速率略有提高，但效果不明显。 4.地面正常环境下，混凝土中使用石灰石粉、矿渣、粉煤灰和水泥作为复合胶凝材料在技术上切实可行，且1m3强度等级C30、C40、C50的石灰石粉-矿渣-粉煤灰混凝土的成本比普通硅酸盐水泥混凝土分别降低了 16.0%、15.5%和16.2%。

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