碱激发矿渣/粉煤灰复合胶凝材料收缩特性研究

摘要

硅酸盐水泥是目前土木工程领域应用最广泛且不可或缺的建筑材料。但是它引起的环境和消耗资源与能源等问题日益凸显。同时高炉矿渣和粉煤灰属于常见的大排放量的工业废弃物。而碱激发胶凝材料是一种可以资源利用高炉矿渣和粉煤灰的同时代替硅酸盐水泥的新型绿色材料。它的研究和应用是一项具有重要和实用意义的工作，顺应时代的潮流。
　　碱激发胶凝材料是在碱性激发剂的激发下，以具有潜在活性的硅铝酸盐为主要原材料，通过解聚缩聚实现化学键结合的一类新型材料。碱激发胶凝材料具有环境友好、变废为宝、早强高强、低水化热、耐化学腐蚀、界面结合力好、耐高温和耐久性好等良好特性。但同时它也存在着凝结时间过快、收缩变形大和易产生裂缝影响耐久性等问题。
　　本文主要采用矿渣和粉煤灰的互掺来构成二元复合体系，通过对凝结时间、抗压强度、化学收缩和自收缩在水玻璃模数和粉煤灰掺量变化下规律的研究，来探究如何减小复合体系的体积收缩的方法和途径。
　　研究结果表明:
　　(1)水玻璃模数的增大，延长了复合胶凝体系的凝结时间。其抗压强度和化学收缩均先增大后减小。当水玻璃模数为1.5时，达到最大值。但复合胶凝体系的自收缩会不断减小，变化速率也不断减缓。在综合考虑复合胶凝体系的强度和收缩特性，在取得良好强度的同时，收缩率可大大减小。水玻璃的模数在1.0至1.5之间最佳。
　　(2)加入粉煤灰不仅能有效改善碱激发矿渣凝结快，收缩变形大的问题，同时也能够解决碱激发粉煤灰在常温条件下早期强度低和强度发展缓慢等问题。掺量越大，碱激发矿渣/粉煤灰复合胶凝材料的凝结时间不断增长，但是其抗压强度、化学收缩和自收缩不断减小。在综合考虑抗压强度和收缩特性，对粉煤灰掺入量应控制在20～40％。在取得良好强度的同时，收缩率可大大减小。
　　(3)建立自收缩预测模型有助于我们了解自收缩的机理，控制和预测发展过程和变化过程。对于控制自收缩引起的早期裂缝非常重要。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 硅酸盐水泥与环境现状

1．1．2 矿渣和粉煤灰的现状

1．2 碱激发胶凝材料研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 碱激发胶凝材料的优良和应用

1．3．1 碱激发胶凝材料的优良特性

1．3．2 碱激发胶凝材料的应用

1．4 碱激发矿渣／粉煤灰复合体系简介

1．4．1 碱激发原材料

1．4．2 碱性激发剂

1．4．3 碱激发胶凝材料的产物

1．5 研究目的和内容

1．5．1 研究目的

1．5．2 研究的内容

2 试验原材料及方法

2．1 主要原材料及性能

2．1．1 胶凝组分

2．1．2 碱性激发剂

2．1．3 砂子

2．2．1 碱性激发剂的配制

2．2．2 胶凝材料的制备

2．2．3 净浆或砂浆的搅拌

2．2．4 凝结时间试验方法

2．2．5 抗压强度试验方法

2．2．6 化学收缩试验方法

2．2．7 自收缩试验方法

3 水玻璃模数对碱激发矿渣／粉煤灰收缩特性研究

3．1 前言

3．2 水玻璃模数对碱激发矿渣／粉煤灰凝结时间的变化规律

3．3 水玻璃模数对碱激发／矿渣粉煤灰的抗压强度的影响规律

3．4 水玻璃模数对碱激发矿渣／粉煤灰的化学收缩的影响规律

3．5 水玻璃模数对碱激发／矿渣粉煤灰的自收缩的影响规律

3．6 本章小结

4 粉煤灰掺量对碱激发矿渣／粉煤灰收缩特性研究

4．1 前言

4．2 粉煤灰掺量对碱激发矿渣／粉煤灰凝结时间的影响

4．3 粉煤灰掺量对碱激发矿渣／粉煤灰抗压强度的影响

4．4 粉煤灰掺量对碱激发矿渣／粉煤灰化学收缩的影响

4．5 粉煤灰掺量对碱激发矿渣／粉煤灰自收缩的影响

4．6 本章小结

5 自收缩预测模型的研究与建立

5．2 自收缩预测模型的分类

5．3 自收缩预测模型的建立

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果