污泥陶粒次轻混凝土的制备与性能研究

摘要

次轻混凝土是在普通混凝土与轻集料混凝土的基础上发展起来的一种过渡性混凝土,兼具了普通混凝土和轻集料混凝土的优点,在现代大承载、大跨度、高预应力混凝土工程中具有极高的应用价值。　　本文首先综述了特种混凝土的应用与发展,介绍了普通集料混凝土和轻集料混凝土的优点和存在问题,以及次轻混凝土的特点,并着重介绍了次轻混凝土的应用情况和研究现状,次轻混凝土可以将普通混凝土和轻混凝土两种材料因集料不同而表现出的各自不同优势进行互补。　　研究中采用污泥陶粒作为轻粗集料,和采用粉煤灰陶砂作为轻细集料,分别对普通集料碎石和河砂进行部分取代,制备了系列集料组成的次轻混凝土试样,并表征了它们的物理力学性能、体积稳定性、热学性能以及界面过渡区形貌,系统地探讨了次轻混凝土的组成、结构与性能之间的相互关系。研究结果表明,虽然污泥陶粒的自身强度不高,当用污泥陶粒部分取代碎石制备污泥陶粒次轻混凝土时,掺入适量污泥陶粒(陶粒占粗集料的体积分数φ=25％)的次轻混凝土样品,其早期强度与普通混凝土相比下降并不明显,污泥陶粒次轻混凝土具有比同强度等级普通混凝土更好的延性,比一般轻集料混凝土更高的强度和抗变形能力。另外,对污泥陶粒次轻混凝土的微观形貌研究表明,陶粒与水泥石界面的组织结构较为致密,能形成牢固的“嵌锁结构”,使得陶粒取代普通集料后,减少了普通集料与水泥石界面区的疏松组织结构,从而使次轻混凝土中集料与水泥石界面区的微观组织结构得到增强。与普通混凝土和轻集料混凝土相比,污泥陶粒次轻混凝土的收缩率最小,体积稳定性最佳。上述现象主要归结于陶粒多孔结构的“微泵”自养护作用和界面增强效应。对污泥陶粒次轻混凝土的热学性能研究结果表明,当25%污泥陶粒替代普通集料后,所获得次轻混凝土的导热系数比普通混凝土降低近一半。　　对粉煤灰陶砂部分取代河砂所获得的次轻混凝土试样的性能表征结果表明,掺入适量粉煤灰陶砂的次轻混凝土试样,与普通混凝土相比其抗压强度和强质比均得到显著提高。陶砂占细集料的体积分数为25%的试样,其28d的抗压强度为48.7MPa,强质比达到22.0kPa·m3/ kg,表现出了优异的轻质高强特性。　　对(轻集料替代普通集料后的)次轻混凝土中集料组成与性能之间关系的多元线性回归分析结果表明,复合掺入适量粗、细轻集料(轻集料体积分数φ≤50%)将有助于改善次轻混凝土的性能,提高混凝土试样的强度并降低其表观密度,提高强质比。当次轻混凝土中粗、细轻集料体积分数均为25%时,其28d抗压强度为45.6MPa,强质比为21.2 kPa·m3/ kg,导热系数为0.56 W/(m·K),具有了典型的轻质高强特征和优良的保温隔热性能。

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引 言

第一章 文献综述

1.1 混凝土的应用与发展

1.2 普通集料混凝土的优点及存在问题

1.3 轻集料混凝土的优点及存在问题

1.4 次轻混凝土的提出

1.5 研究问题的提出及主要研究内容

第二章 实验原料及实验方法

2.1 实验原料

2.2 实验仪器及设备

2.3 实验方法

第三章 污泥陶粒次轻混凝土的制备与性能研究

3.1 引言

3.2 集料的结构形貌

3.3 粗集料组成对次轻混凝土物理力学性能的影响规律

3.4 粗集料组成对次轻混凝土界面过渡区的影响关系

3.5 粗集料组成对次轻混凝土体积稳定性的影响规律

3.6 粗集料组成对次轻混凝土热学性能的影响规律

3.7 本章小结

第四章 粉煤灰陶砂次轻混凝土的制备与性能研究

4.1 引言

4.2 细集料组成对次轻混凝土物理力学性能的影响规律

4.3 不同细集料组成次轻混凝土的破坏形貌

4.4 细集料组成对次轻混凝土体积稳定性的影响规律

4.5 细集料组成对次轻混凝土热学性能的影响规律

4.6 粗细轻集料复合掺入对次轻混凝土物理力学性能的影响规律

4.7 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

在学研究成果

致谢