酸激发水泥基材料力学及收缩性能研究

摘要

降低水泥工业的能源、资源的消耗，减少水泥生产过程中碳排放量，提高工业废渣的利用率，已成为我国实现节能减排、低碳经济和可持续发展的关键。酸激发水泥基材料不仅可以降低水泥用量，降低造价，而且可以提高新建材资源的利用率。这对于节约资源能源具有重要意义。 本文以原材料物理化学性质为基础，通过分析酸激发水泥基材料强度的影响因素得出最佳配合比。通过微观检测手段及水化热试验分析酸激发水泥基材料的水化机理。通过掺加纤维对酸激发水泥基材料强度的影响确定出较优纤维种类及掺加方式。在上述研究基础上，分析醋酸掺量、养护方式等因素对酸激发水泥基材料收缩性能的影响。 酸激发水泥基材料力学性能研究表明，醋酸的激发效果优于盐酸和硫酸。醋酸掺量为5%时，酸激发水泥基材料28d抗压强度可达61.14MPa，达到P·O52.5水泥对抗压强度的要求；醋酸掺量为5%、粉煤灰+矿粉掺量为50%时，酸激发水泥基材料28d抗压强度可达47.16MPa，达到P·O42.5水泥对抗压强度的要求。 酸激发水泥基材料微观检测结果表明，掺加醋酸时，水泥浆体反应剧烈，水泥水化温度急剧上升，放热量增加，放热速率增加；7d时，掺加醋酸的水泥石内部很难找到水泥颗粒，水泥石密实度高，孔隙率低，有害孔大大减少。 纤维增强酸激发水泥基材料力学性能研究表明，双掺体系的增强效果高于单掺体系的增强效果；单掺纤维时，玻璃纤维的增强效果优于碳纤维的增强效果；玻璃纤维掺量为2%时，酸激发水泥基试件的28d 抗折强度可达 10.92Mpa ，28d 抗压强度可达66.28Mpa；双掺纤维时，玻璃纤维掺量3%、玻璃纤维微粉掺量为2%的试件的28d抗折强度达11.03Mpa，28d抗压强度达67.21Mpa。 酸激发水泥基材料的收缩性能研究表明，水泥基材料收缩变形曲线划分为两个阶段，第一个阶段曲线增长速度快，近似直线式增长，第二个阶段曲线增长速度变慢；醋酸对水泥石的收缩有抑制效果，随着醋酸掺量的增加，收缩抑制效果越好；玻璃纤维对水泥石的收缩有抑制效果，且掺加二元玻璃纤维比单掺玻璃纤维的效果更好。

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Abstract

1 绪论

1 Introduction

研究背景（Research Background）

1.1.1 水泥使用存在的问题

1.2.2 工业废料的活性利用

1.2 矿物掺合料在水泥基材料中的研究现状（Research Status of Mineral A

1.2.1 矿物掺合料的定义及分类

1.2.2 粉煤灰的研究现状

1.2.3 矿粉的研究现状

1.2.4 复掺矿物掺合料的研究现状

1.3 激发复掺矿物掺合料活性常用方法（Common Methods of Stimulating

1.3.1 超细粉磨

1.3.2 机械力活化

1.3.3 化学激发

1.4 纤维增强水泥基材料的研究现状（Research Status of Fiber Reinfo

1.5 复合水泥基材料干缩性能研究现状（Research Status of Shrinkage P

1.5.1 水泥混凝土收缩分类及干缩机理

1.5.2 国内外研究现状

1.6 存在问题（Existing Problems）

1.7 研究目标、内容及技术路线（Research Objectives , Contents an

1.7.1 研究目标

1.7.2 研究内容

1.7.3 技术路线

1.8 本文主要创新点（The Main Innovation of This Paper）

2 原材料及试验方法

2 Raw Materials and Test methods

2.1.1 水泥

2.1.2 粉煤灰

2.1.3 高炉矿渣微粉

2.1.4 酸性激发剂

2.1.5 纤维

2.1.6其他材料

2.2.1 胶砂试验方法

2.2.2 净浆试验方法

2.2.3 水泥净浆流动度试验方法

2.2.4 微观性能试验方法

2.2.5 收缩性能试验方法

3 酸激发水泥基材料的力学性能研究

3 Mechanical Properties Research of Acid Activated

3.1 酸性激发剂的种类和掺量的影响（Effect of Types and Content of

3.1.1 不同酸性激发剂的效果对比

3.1.2 确定醋酸最佳掺量

3.1.3 复掺酸性激发剂的激发效果

3.2 粉煤灰掺量的影响（Effect of Fly Ash Content）

3.2.1原材料

3.2.2试验配合比设计

3.2.3试件的制备

3.2.4试件的强度测试

3.2.5试验结果及分析

3.3 矿粉掺量的影响（Effect of Slag Content）

3.3.1 原材料

3.3.2 试验配合比设计

3.3.3 试件的制备

3.3.4 试件的强度测试

3.3.5 试验结果及分析

3.4 复掺矿物掺合料的影响（Effect of Compound Mineral Admixtur

3.4.1 原材料

3.4.2 试验配合比设计

3.4.3 试件的制备

3.4.4 试件的强度测试

3.4.5 试验结果及分析

3.5 与聚羧酸减水剂的相容性（The Compatibility between Acidacti

3.5.1 原材料

3.5.2 试验配合比设计

3.5.3 试验的制备

3.5.4 试验结果及分析

3.6 本章小结（Conclusions）

4酸激发水泥基材料微观机理分析

4 Hydration Mechanism of Acid Activated Cement-Bas

4.1.1 试验配合比设计

4.1.2 试验结果及分析

4.2.1扫描电镜试验设计

4.2.3扫描电镜试验结果及分析

4.3.1 孔径分布

4.3.2 孔隙率

4.3.3 平均孔径

4.3.4 孔分形维数计算结果及分析

4.4 水化机理分析（Hydration Mechanism Analysis）

4.5 本章小结（Conclusions）

5 纤维增强酸激发水泥基材料的力学性能研究

5 Mechanical Properties Research of Fiber Reinforc

5.1.1 原材料

5.1.2 试验配合比设计

5.1.3 试件的制备

5.1.4 试件的强度测试

5.1.5 试验结果及分析

5.2 单掺纤维对酸激发水泥基材料力学性能的影响（Effect of Single Doped Fi

5.2.1 单掺玻璃纤维对酸激发水泥基材料力学性能的影响

5.2.2 单掺碳纤维对酸激发水泥基材料力学性能的影响

5.3 二元混杂纤维对酸激发水泥基材料力学性能的影响（Effect of Binary Hybr

5.3.1 原材料

5.3.2 试验配合比设计

5.3.3 试件的制备

5.3.4 试件的强度测试

5.3.5 试验结果及分析

5.4 本章小结（Conclusions）

6 酸激发水泥基材料的干燥收缩性能研究

6 Study on Drying Shrinkage of Acid Activated Ceme

6.1.1 原材料

6.1.2 试验配合比设计

6.1.3 试件的制备

6.1.4 试件的长度测试

6.1.5 试验结果及分析

6.2 养护方式的影响（The Impact of Curing Methods）

6.2.1 原材料

6.2.2 试验配合比设计

6.2.3 试件的制备

6.2.4 试件的长度测试

6.2.5 试验结果及分析

6.3 纤维对干燥收缩的抑制效果（Inhibitory Effect of Fibers on Dr

6.3.1 原材料

6.3.2 试验配合比设计

6.3.3 试件的制备

6.3.4 试件的长度测试

6.3.5 试验结果及分析

6.4 本章小结（Conclusions）

7 结论与展望

7 Conclusions and Prospect

7.1 本文主要结论（Main Conclusions）

7.2 展望（Prospects）

参考文献

References

作者简历

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