外掺硫铝酸盐水泥对混凝土早期强度影响研究

摘要

建筑工业化快速发展对预制混凝土制品早期强度提出了更高要求，现有混凝土制品生产工艺中通常使用热养护提高早期强度，但会影响混凝土耐久性和后期强度，同时增加经济成本。使用常规工艺制备早期强度快速发展的混凝土制品具有重要意义。　　本文使用较少掺量的硫铝酸盐水泥(SAC)对普通硅酸盐水泥(OPC)改性，在20℃±2℃条件下制备超早强混凝土，系统研究了SAC改性OPC水泥的工作性、力学性能和体积变形；通过 XRD、TG-DSC 和非可蒸发水测试对外掺硫铝酸钙影响早期强度的作用机理进行研究；使用改性OPC水泥制备C50超早强混凝土，探讨了SAC对混凝土早期性能影响规律。　　结果表明掺入10%以内的SAC可以缩短OPC凝结时间，促进早期强度发展，掺10%SAC水泥砂浆可在6h脱模并测得强度5.7MPa，而纯OPC水泥体系6h无法脱模。SAC会降低胶凝体系工作性能，改性OPC水泥长期收缩小于纯OPC水泥，SAC 水化产生的钙矾石后期膨胀会降低收缩，掺入粉煤灰和矿渣可以进一步降低改性OPC水泥的收缩。　　OPC中掺入SAC会引入硫铝酸钙，微观研究表明其早期快速水化生成较多钙矾石，使早期强度得到快速发展，OPC和SAC可以相互促进水化，提高早期水化程度，同时保证28d强度不倒缩。　　在20℃±2℃条件下，使用改性OPC水泥制备C50超早强混凝土，基准配比为胶凝材料∶石∶砂∶水为1∶2.5∶1.75∶0.28，其中胶凝材料由73%OPC水泥、7%SAC水泥和20%粉煤灰组成。超早强混凝土初始坍落度121mm，8h抗压强度8.7MPa，10h抗压强度15.2MPa，达到混凝土制品脱模强度15MPa要求，28d抗压强度可以达到 70.6MPa，28d 抗折强度 9.3MPa，满足超早强混凝土制品基本工作性和力学性能要求。　　外掺7%SAC对OPC改性制备混凝土，可促进混凝土早期强度较快发展。使混凝土制品脱模周期缩短至12h以内，从而实现模具快速周转，提升生产效率，提高经济效益。

目录

1 绪 论

1.1 建筑工业化

1.1.1 混凝土预制品

1.1.2 混凝土预制品发展和研究现状

1.1.3 混凝土预制品与早期强度

1.2.1 硫铝酸盐水泥

1.2.2 硫铝酸钙对硅酸盐水泥改性研究现状

1.3 研究内容和意义

2 原材料与试验方法

2.1.1 胶凝材料

2.1.2 集料

2.1.3 其他

2.2 试验方法

2.2.1 成型方法及养护制度

2.2.2 凝结时间和工作性能测试

2.2.3 力学性能测试

2.2.4 体积变形测试

2.2.5 微观机理分析

3 硫铝酸钙改性硅酸盐水泥性能研究

3.1.1 凝结时间

3.1.2 工作性能

3.1.3 力学性能

3.2改性硅酸盐水泥砂浆性能研究

3.2.1 工作性能

3.2.2 力学性能

3.2.3 砂浆收缩

3.2 改性硅酸盐水泥早强机理分析

3.2.1 水化产物分析

3.2.2 水化程度分析

3.3 本章小结

4 矿物掺合料对改性硅酸盐水泥性能影响

4.1 粉煤灰对改性水泥性能影响

4.2 矿渣对改性水泥性能影响

4.3 本章小结

5 外掺硫铝酸钙制备超早强混凝土

5.1 混凝土配合比确定

5.1.1 水灰比W/C

5.1.2 胶凝材料用量

5.1.3 砂率

5.2混凝土性能研究

5.2.1 工作性能

5.2.2 力学性能

5.2.3 混凝土收缩

5.3 混凝土早期强度发展规律

5.4 经济性评估

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

附录

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致谢