低水胶比复合胶凝材料的水化程度及孔结构研究

摘要

随着结构工程对混凝土材料强度和耐久性要求的提高，越来越多的混凝土材料采用低水胶比并掺入矿物掺合料，以满足实际工程对混凝土材料多方面性能的要求。低水胶比复合材料的强度变化规律、胶凝材料的水化程度、孔结构等特征与高水胶比材料相比都发生了不同程度的变化。为了系统研究水胶比、矿物掺合料以及养护温度等因素对上述材料特性的影响机理，本文分别通过宏观力学性能试验、化学结合水试验、盐酸溶解选择试验、压汞试验以及毛细吸水试验等，研究了复合胶凝材料的力学性能、孔结构和水化程度的影响因素与变化机理。
　　(1)本文通过力学性能试验研究了复合胶凝材料的强度变化规律，在低水胶比下水泥基材料的强度并不是随着水胶比降低而单调升高的;定义了浆体的临界水胶比;养护温度的提高会显著降低复合胶凝材料浆体的临界水胶比;不同矿物掺合料对临界水胶比的改变也呈现出显著差异，粉煤灰微珠会降低不同养护制度下浆体的临界水胶比，但硅灰则会提升临界水胶比。
　　(2)化学结合水试验结果表明，水胶比仍是制约水化程度的第一要素，在0.15水胶比以上的浆体中，胶凝材料水化程度基本与水胶比呈线性关系;掺入粉煤灰微珠和硅灰使得材料的水化程度降低;而养护温度在提升水泥净浆水化程度的同时却降低了复合材料的总水化程度。通过盐酸溶解法分离出复合胶凝材料体系中粉煤灰微珠的结合水贡献量，发现粉煤灰微珠的掺入实际降低了水泥的水化程度。
　　(3)压汞试验和毛细吸水试验结果表明，降低浆体水胶比、掺入矿物掺合料和提高养护温度都可以有效的细化硬化浆体的孔结构并减小孔隙率，对比不同孔径的孔隙变化规律发现，过渡孔的变化最显著;水胶比低至0.13反而会出现部分过渡孔粗化现象，这可能导致硬化浆体的强度和抗渗透性降低，这一作用在高温养护的试验组中尤其显著。
　　(4)通过横向对比分析不同影响因素下材料的强度、水化程度及孔结构变化规律，发现材料的强度与孔结构特征之间存在内在的正相关关系，低水胶比条件下孔结构的细化程度从一定程度上影响了硬化浆体的力学性能，而胶凝材料的水化程度只起轻微的辅助作用。因此在配置高强高性能混凝土时应更多的关注材料的密实填充和孔结构细化作用，这样更有利于提高材料的力学性能及耐久性能。

目录

声明

致谢

摘要

1．1选题背景及研究意义

1．1．1 复合胶凝材料逐渐向着低水胶比的方向发展

1．1．2超低水胶比复合胶凝材料各方面性能出现新特点

1．2研究现状

1．3研究内容

1．3．1 配合比优化设计与硬化浆体的力学性能试验

1．3．2复合胶凝材料水化程度、孔隙特征及水化机理分析

2．1试验原材料

2．2配合比设计

2．3试件制作及养护

2．3．1试件制作所用仪器设备

2．3．2试件制作步骤及养护

2．4 试验方法

2．4．1强度试验方法

2．4．2化学结合水试验

2．4．3压汞试验

2．4．4盐酸溶解选择法试验

2．4．5毛细吸水试验

2．4．6扫描电镜试验

3 低水胶比复合胶凝材料强度变化规律研究

3．1 水胶比降低对水泥净浆力学性能的影响

3．2矿物掺合料对复合胶凝材料强度的影响

3．3 温度对复合胶凝材料强度的影响

3．4不同条件下的临界水胶比变化

3．5本章小结

4 不同条件下复合胶凝材料水化程度的研究

4．1 不同条件复合胶凝材料结合水含量变化规律

4．1．1水胶比的影响

4．1．2矿物掺合料的影响

4．1．3养护温度的影响

4．2水泥-粉煤灰微珠材料体系中结合水的分离

4．2．1盐酸溶解法测量粉煤灰微珠反应程度

4．2．2水泥与粉煤灰微珠结合水贡献值的测量

4．2．3水泥完全水化结合水含量的计算与测定

4．2．4粉煤灰微珠对水泥水化程度的影响

4．3本章小结

5 不同条件下复合胶凝材料孔结构研究

5．1 复合胶凝材料孔结构的研究(压汞法)

5．1．1水胶比的影响

5．1．2矿物掺合料的影响

5．1．3养护温度的影响

5．1．4大尺寸工艺孔的变化规律

5．2孔结构研究(毛细吸水法)

5．2．1 低水胶比复合胶凝材料的毛细吸水两阶段特征

5．2．2水胶比的影响

5．2．3矿物掺合料的影响

5．2．4养护温度的影响

5．3 孔结构和水化程度、材料强度的综合分析

5．4本章小结

6．1结论

6．2 展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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