王维红[1]2017年在《稻壳灰混凝土性能及机理研究》文中研究说明稻壳灰(Rice Husk Ash,RHA)作为一种再生生物质资源,是重要的农业废弃物之一。仅中国每年就有约4000万多吨的稻壳产量。但以往稻壳通常用作燃料直接燃烧以提供热量,利用品质相对较低。将生物质稻壳灰资源用于提高混凝土耐高温性能及保温材料是目前研究的热点问题之一,通过温度和燃烧时间控制,可以将稻壳转化为高活性的矿物掺合料,对于工程需求量很大的水利土木建筑业具有高附加值。目前常用的矿物掺合料有硅灰(SA)、矿渣(SS)、粉煤灰(FA)等。这些组分掺入混凝土可减少水泥用量,降低生产成本,同时可改善混凝土耐久性。但由于大规模的经济建设,造成这些资源短缺和潜在的能源危机。因此,寻找一种容易获取且优质廉价、活性较高的新型掺合料是建材市场的迫切需求。稻壳灰虽然是农业废弃的再生生物质产物,但煅烧之后的稻壳灰,富含约90%的无定形Si02,与传统的粉煤灰、矿渣矿物掺合料相比,稻壳灰的比表面积大而且具有较高的火山灰活性,是理想的活性矿物掺和料,利用我国数量庞大的农业废弃生物质稻壳资源,充分发挥其内在的价值潜力,将其运用于混凝土的生产中,变废为宝,既缓解了稻壳灰渣对环境的压力,又实现了建材产业循环经济的发展,具有广阔的市场发展前景和重要的环保经济意义。本文从能源利用角度,采用宁夏当地稻壳、粉煤灰等工农业废料作为混凝土掺合料,从粉磨稻壳灰的粒径分布、化学成分及微观结构入手,采用宏观和微观相结合的研究方法,对掺有稻壳灰的水泥基物理力学性能、稻壳灰混凝土的力学性能、耐久性能、耐高温性能和导热性能及混凝土微观结构的变化进行了深入的研究,主要研究工作及成果如下:(1)稻壳灰增加了水泥的标准稠度用水量,延缓了水泥凝结时间,而且胶砂强度结果显示,稻壳灰的最佳粉磨时间为45min,稻壳灰与粉煤灰和硅灰复掺后,并不能改善水泥的早期胶砂强度,但合理的掺量能提高28d水泥胶砂强度。(2)通过对混凝土力学性能研究表明:掺入矿物掺合料之后并不能提高混凝土的早期强度,但对后期强度增长显着,正交试验确定了混凝土的最优配合比为水胶比为0.3,稻壳灰掺量为10%,粉煤灰掺量为15%,硅灰掺量为5%;并分析单掺稻壳灰、复掺稻壳灰/粉煤灰、稻壳灰/硅灰及叁掺矿物掺合料对混凝土强度的影响规律,结合SEM微观技术测试了水泥石微观结构,结果显示,与未掺矿物掺合料的基准混凝土(JZ)相比,掺入稻壳灰后净浆试件显微结构更加密实,RHA的掺入能够降低净浆中氢氧化钙(C-H)含量并细化大尺寸的C-H晶体,利用神经网络技术对稻壳灰混凝土的128d强度进行了预测,预测结果与实测值较吻合。(3)对稻壳灰混凝土进行抗侵蚀性能检测,结果表明稻壳灰可以提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能,稻壳灰与粉煤灰、硅灰复掺后的效果更好,并分析了稻壳灰、粉煤灰和硅灰对混凝土抗硫酸盐侵蚀性的影响规律,揭示其对混凝土耐腐蚀性的机理,根据试验结果,建立了混凝土耐硫酸盐腐蚀的寿命预测模型,并根据该模型对不同种类混凝土进行了寿命预测。(4)基准(JZ)混凝土的抗冻性能要优于单掺RHA、复掺RHA/FA、RHA/SA、FA/SA及叁掺RHA/FA/SA混凝土;但在掺有矿物掺合料的混凝土中复掺RHA/FA混凝土抗冻性较好,水胶比越大,混凝土的相对动弹性模量和质量损失下降越严重,抗冻性越差。在叁种冻融介质下,混凝土在3.5%NaCl溶液中的质量损失率最大,相对动弹性模量损失率的大小关系为:5%Na2SO4>3.5%NaCl>水。(5)稻壳灰、粉煤灰和硅灰矿物掺合料的加入,显着降低了混凝土的电通量,且电通量随水灰比的增大而增大,水胶比0.35混凝土的电通量是0.3混凝土的2倍,水胶比0.4混凝土的电通量是0.3混凝土的将近5倍,R20F15S5(掺20%稻壳灰+15%粉煤灰+5%硅灰)混凝土的电通量最低,仅有160.6库仑,抗渗性能是理想的。(6)适量加入稻壳灰能显着提高混凝土的耐高温性能,在800℃高温,R20F15S5混凝土抗压强度达到36.1MPa,约为JZ混凝土的2倍,同时分析了稻壳灰对混凝土力学性能及耐高温的影响规律,并借助微观手段(SEM、XRD、DSC-TG)揭示混凝土在经历不同温度后的微观形貌及物相变化规律。(7)掺入稻壳灰后的混凝土导热系数大幅度降低,稻壳灰混凝土的导热系数随着水胶比的增加而减小,当水胶比为0.3,稻壳灰掺量10%,粉煤灰掺量为15%的稻壳灰混凝土的导热系数最小达0.239W/(m·k),比基准混凝土降低32.1%,通过PKPM能效测评软件模拟分析,结果显示,稻壳灰混凝土围护结构显着降低了建筑能耗。本文工作丰富了对RHA的基本特性、RHA混凝土的性能及高温热反应机理的认识,所得研究结果可为稻壳灰在水利土木建筑工程的进一步研究和应用提供指导和依据。
赵年全[2]2010年在《矿物掺合料对高性能混凝土力学和耐久性的影响分析》文中研究说明矿物掺合料作为高性能混凝土的重要组成部分,能改善混凝土的力学和工作性能,提高结构的耐久性。研究不同矿物掺合料对混凝土强度增长、电通量、抗硫酸盐侵蚀性能及水化热的影响,为铁路工程高性能混凝土配合比的设计和优化提供了借鉴和经验。
石玉山[3]2015年在《复合矿物掺合料的桥梁高性能混凝土材料组成和性能研究》文中进行了进一步梳理针对桥梁工程所处环境日益复杂恶劣,各种侵蚀介质对高性能混凝土的腐蚀作用越来越严重,混凝土构件的稳定性和耐久性逐渐衰减和劣化的情况下,本文在总结桥梁用混凝土构件在使用过程中出现的主要病害及对病害进行成因分析的基础上,对复合矿物掺合料高性能混凝土的材料组成设计及性能进行了系统性研究。论文在总结桥梁用混凝土构件在使用过程中出现的主要病害及对病害进行成因分析的基础上,采用全算法计算C50型高性能混凝土的初始配合比,针对恶劣的环境条件及现场施工技术要求,以水胶比、胶凝材料总量、粉煤灰掺量、矿粉掺量和外加剂用量为主要控制参数,在满足混凝土力学性能与工作性能的条件下,选择混凝土的耐久性参数为关键性能指标。研究了水胶比、水泥用量、砂率、矿物掺合料等因素对其工作性、力学性能影响规律,提出具有优异耐久性的复合矿物掺合料高性能混凝土。并对其进行了抗裂性能、抗硫酸盐侵蚀性能、抗冻性能、抗渗性能等耐久性研究,最后对其微观结构进行分析,阐述复合矿物掺合料的作用机理。
高腾飞[4]2011年在《矿物质掺合料对混凝土渗透性能的影响》文中研究指明混凝土的发展与时俱进,从最初的高强混凝土发展到当今的高性能混凝土,人们越来越多地关注其综合的耐久性能。本文主要从混凝土复合材料的渗透性出发,通过多种配合比设计,研究并分析了多种因素对混凝土渗透性的影响规律。这些因素包括水胶比、养护龄期、粉煤灰和矿渣单掺及复掺的影响等。对混凝土渗透性的评价方法首先选择了国内外普遍使用的快速氯离子渗透试验(ASTM C1202-97)评价分析混凝土的抗氯离子渗透性能。然后又采用了电化学方法的一种——电阻率法测试养护至一定龄期混凝土的电阻率数值,用以对比评价混凝土的渗透性。经研究发现,矿物质掺合料的使用能够显着提高混凝土的抗渗性,尤其是在较长龄期的情况下。具体表现在使用单掺粉煤、磨细矿渣以及两者复掺配合比的混凝土在较长龄期时拥有极低的电通量数值,较高的电阻率数值。考虑到矿物质掺合料自身活性的发挥需要一个过程,建议以90d龄期评价掺有活性掺合料的混凝土的渗透性能更为合理。经研究发现用电阻率方法评价混凝土的渗透性是十分可行的,关键在于测试前需统一将待测试件真空饱水使其变成线性的导体。其中典型的配合比有:0.30水胶比掺有15%粉煤灰的C60混凝土、0.30水胶比掺有30%矿渣的C60混凝土以及0.30水胶比复掺20%粉煤灰和10%矿渣的配合比。研究发现水胶比对各个配合比的混凝土各个龄期的渗透性影响显着,较低水胶比的混凝土无论在何种龄期都拥有更小的电通量数值和更高的电阻率。经对比发现较高水胶比的C30混凝土的力学性能和渗透性能随着各个影响因素的发展规律较低水胶比的C60混凝土明显。总体来说,电通量方法评价混凝土的渗透性和电阻率法之间有一定的相关性可循,两者随着不同配合比的变化趋势呈指数函数关系。
马爱青[5]2008年在《环保节能活性粉末混凝土试验研究》文中进行了进一步梳理作为一种新型结构材料,活性粉末混凝土(RPC)具有良好的力学性能和耐久性能。目前,国内外已将其广泛应用于工程实践。用RPC材料代替传统的混凝土进行结构设计,可以使结构轻型化、提高结构跨度,同时大大改善结构物的耐久性,减少使用期间的维修费用。本文对掺加不同矿物掺合料、集料和不同长径比的钢纤维、不同养护制度下的RPC进行了强度与耐久性试验,从而提出了一种更加环保节能的RPC材料配比。和养护方法。主要研究成果如下:1、在保持水胶比一定的前提下,用偏高岭土、S95矿粉以不同比例替代硅粉进行RPC强度试验,获取了最佳矿物掺合料掺加比例。2、在研究钢纤维长径比对RPC强度的增强效应时,通过变化钢纤维长径比,获取了增强效应的临界钢纤维长径比。3、通过ASTM C1202测定了不同矿物掺合料体系RPC在不同养护制度下的导电性能,通过对比试验结果,得出了矿物掺和料的最佳掺加比例。4、在试验过程中,初始电流与总的电通量呈线性关系,说明在一定条件下,利用初始电流来代替电通量来评价混凝土的抗氯离子渗透性能是可行的,但适用范围仍有待确定。5、不同养护制度对RPC力学性能、抗氯离子渗透性能都有显着影响,实验表明75°C养护要优于标准养护制度。6、矿物掺和料能改善混凝土内部孔的大小以及形状,使得混凝土更加密实,从而降低了侵蚀介质侵入混凝土的可能性,使得混凝土的抗氯离子渗透性能和力学性能显着提高。
盛黎[6]2004年在《矿物掺合料对高性能混凝土力学性能和耐久性的影响》文中提出本文对矿渣、粉煤灰和膨胀剂以不同比例掺入高性能混凝土后对其力学性能和耐久性能产生的影响进行了论述。研究内容主要包括掺矿物掺合料的高性能混凝土随水胶比，配合比、以及养护条件等因素不同，抗压强度、劈拉强度、抗折强度和弹性模量等力学性能以及干燥收缩、抗氯离子渗透和抗冻性等耐久性能的变化规律。同时结合矿物掺合料的水化机理，阐述了掺合料对混凝土微结构的改善作用以及混凝土高性能化的有效途径。 试验结果表明：(1)掺入矿渣使混凝土早期强度下降，后期强度增大；干缩率下降，抗氯离子渗透能力、抗碳化能力提高。(2)同时掺入粉煤灰和矿渣，后期出现优势互补效应，提高了混凝土的强度；虽然复掺以后混凝土早期干燥收缩率有所增大，但后期增长缓慢，仍然具有较好的耐久性能。(3)UEA膨胀剂掺入后，高性能混凝土早期强度降低，后期强度提高；早期干燥收缩率不但没有减小反而有所增大。(4)养护条件会直接影响掺合料的改性作用，潮湿养护能使掺合料更好的发挥抑制干燥收缩的能力，使膨胀剂真正起到补偿收缩的作用。(5)高性能混凝土受预压后，抗氯离子渗透能力下降，掺膨胀剂的混凝土下降幅度相对较小。
赵亚妮[7]2004年在《偏高岭土及多元矿物掺合料配制高性能混凝土的研究》文中研究指明本文综述了高性能混凝土的研究与发展，讨论了矿物掺合料在高性能混凝土中的重要作用，尤其是高岭土经800℃保温2h热处理得到的偏高岭土结晶度很低，具有相当高火山灰活性。根据这一特点，将偏高岭土作为活性矿物掺合料用于配制高性能混凝土中，并对其进行了系统的分析研究。 本文主要研究用偏高岭土和硅灰分别与粉煤灰和矿渣复掺配制高性能混凝土，通过对各组试样进行工作性能、力学性能、耐久性能检测和微观结构分析，探讨偏高岭土替代硅灰作为活性矿物掺合料的可行性；并提出了矿物掺合料活性的评价指标，即：强度效应系数K_S=(m_B/(m_B-m_C)*(R_C)/(R_S)，K_S越大，说明矿物掺合料对高性能混凝土的强度贡献越大。同时还研究了多元掺合料对高性能混凝土的影响； 在对比偏高岭土与硅灰对高性能混凝土性能影响的实验中发现：从工作性能上来分析，偏高岭土作为活性矿物掺合料，配制的高性能混凝土具有相当大的流动性，坍落度达到200mm以上；复掺偏高岭土与复掺硅灰具有相当的立方体抗压强度和劈裂抗拉强度，在脆性方面偏高岭土更能改善混凝土的脆性；从耐久性能上来分析，复掺偏高岭土抗腐蚀和抗渗能力与复掺硅灰时的相当，但在抗收缩性上，偏高岭土对混凝土的 广西大学硕士学位论文早期收缩影响大。 在对多元矿物掺合料对高性能混凝土影响的实验中发现:多元矿物掺合料能使水泥石中的水化凝胶体增多，改善凝胶的质量，减少了水泥水化生成的Ca(oH):的量，削弱ea(OH):的负面影响，提高硬化水泥浆体的密实度，从而大幅度提高硬化体的强度。因此多元矿物掺合料对高性能混凝土结构和强度有积极影响。
张奔[8]2017年在《磷矿渣自密实混凝土性能研究》文中认为随着混凝土行业的发展,矿物掺合料已成为混凝土中不可缺少的组成材料。在建筑工程中合理有效的利用矿物掺合料不仅能够改善混凝土的综合性能,也对解决工业废渣所造成的环境污染问题大有裨益。然而近年来随着粉煤灰在工程中的应用技术日趋成熟,致使其资源紧张、成本也逐年攀升,这便不得不寻求一种新的矿物掺合料来替代粉煤灰。另一方面,我国部分地区磷矿渣资源丰富且得不到有效利用,不仅造成了资源的浪费也污染了环境,同时磷矿渣作为混凝土矿物掺合料几乎起到与粉煤灰相当的作用,这便为磷矿渣的应用创造了市场条件。因而本课题在利用磷矿渣配制自密实混凝土的基础上来探求磷矿渣取代粉煤灰做矿物掺合料的可行性,以达到磷矿渣资源化利用的目的。本论文利用磷矿渣作为矿物掺合料,来研究其对水泥净浆、水泥胶砂以及自密实混凝土性能的影响。试验内容主要包括:磷矿渣与粉煤灰在不同掺量下对复合胶凝材料的凝结时间、标准稠度用水量以及水泥胶砂强度的影响;不同磷矿渣掺量下C50自密实混凝土的工作性能、力学性能及耐久性能。试验结果表明:(1)磷矿渣与粉煤灰的掺入均降低胶凝材料的标准稠度用水量,以及明显延缓水泥的凝结时间,磷矿渣的缓凝作用要强于粉煤灰且减水效果更好。(2)磷矿渣与粉煤灰均降低水泥胶砂的早期强度,且掺量越大早期强度越低,但都有助于提高水泥胶砂的后期强度,磷矿渣对水泥胶砂后期强度的影响强于粉煤灰。(3)磷矿渣与粉煤灰的掺入均可明显的改善自密实混凝土拌合物的工作性能,但磷矿渣更可能会引起自密实混凝土拌合物的离析泌水,单独用磷矿渣配制自密实混凝土时的最大掺量不能超过30%;粉煤灰的掺入能够改善拌合物的稠度,提高拌合物的粘聚性和保水性,粉煤灰配合磷矿渣使用可以配制出工作性能优良的自密实混凝土。(4)磷矿渣与粉煤灰的掺入使自密实混凝土的早期强度随其掺量的增大而越来越低,但均有利于后期强度的发展,相较于粉煤灰,磷矿渣作为混凝土矿物掺合料对混凝土抗压强度的发展更为有利。(5)46%、45%、44%的砂率对自密实混凝土性能的影响不大,降低水胶比会提高混凝土各龄期的抗压强度。固定磷矿渣掺量为30%时,0.32水胶比、45%砂率的自密实混凝土的工作性能及力学性能最好。(6)磷矿渣对自密实混凝土的干燥收缩影响较大,早期干燥收缩率增长较快后期相对放缓,且掺量越大自密实混凝土的干燥收缩率越大。磷矿渣在一定掺量范围内会提高自密实混凝土的耐久性能,且磷矿渣掺量为30%时,自密实混凝土的抗碳化性能、抗渗性能、抗硫酸盐侵蚀性能均达到最好。
赵韶华[9]2017年在《矿物掺合料对高性能混凝土力学性能和耐久性的影响分析》文中指出主要讲述了膨胀剂、粉煤灰以及矿渣用不同的比例掺到高性能混凝土对其力学性能和耐久性的影响。分析了不同养护条件、水胶比以及配合比等条件下矿物掺合料的弹性模量、抗压强度、抗折强度、劈拉轻度、抗冻性、抗氯离子渗透和干燥收缩性能等的变化规律。
周立霞[10]2011年在《西北戈壁地区高性能混凝土耐久性研究》文中研究表明西北戈壁地区具有大风、干燥、大温差的气候特点,既有高速铁路高性能混凝土的经验,不能完全适用于戈壁环境。随着西北地区高速铁路大规模建设的开展,研究戈壁环境下高性能混凝土耐久性的实现途径,成为高性能混凝土在戈壁地区得以推广应用迫切需要解决的问题。本文解决戈壁地区高性能混凝土的耐久性问题主要采用“叁优化”方法：优化掺合料、优化集料、优化养护技术。首先,矿物掺合料的使用是高性能混凝土实现耐久性所必须的,本文采用Aim和Goff堆积密实模型及扫描电镜,分析了矿物掺合料在水泥基胶凝材料颗粒体系中的作用效应。并且,基于灰色系统理论,分析了矿物掺合料粒度分布、颗粒细度与其胶砂性能之间的相关性,建立了相应的灰色系统模型。本文基于灰系统理论对混凝土所用矿物掺合料进行优化配伍选择,分析了孔结构对混凝土性能的影响规律,并建立了混凝土强度与孔径分布之间的灰系统模型。基于回归方法,建立了孔结构主要参数与混凝土后期强度之间的多元线性数学模型。结果表明：对强度及耐久性要求较低的混凝土可采用单掺粉煤灰；对强度及耐久性要求较高的混凝土可采用粉煤灰和硅灰双掺,考虑经济性则可以采用粉煤灰和矿粉双掺；对强度及耐久性要求高的混凝土可采用粉煤灰、矿粉和硅灰的叁掺方式进行配制。其次,现行相关规范对人工集料的使用没有提出明确的指导意见,特别是对碎卵石使用过程中必须要考虑的破碎面问题,说明太过笼统。本文系统研究了碎卵石混凝土的宏观性能,并建立了混凝土强度及耐久性与碎卵石破碎面比例之间的数学关系式。研究表明：高水胶比混凝土可将破碎面控制在40%～60%左右,低水胶比混凝土必须将破碎面控制到60%～80%左右。另外,采用计算机仿真技术建立了卵石粒径与碎卵石破碎面比例之间的模型。结果表明：粒径20mm以下的卵石不可用于破碎碎卵石,粒径30～80mm卵石经一定破碎次数后可获得40～60%左右的破碎面,而粒径在90mm以上的卵石破碎后即可获得70%以上的破碎面。再次,本文采用MIDAS有限元分析软件对桥墩混凝土的温度场进行了模拟,以寻求适宜于戈壁环境的混凝土养护技术。分析表明：采用保温保湿膜养护的桥墩混凝土可以降低混凝土内外最高温差,使表面及中心应力低于允许抗拉强度,避免了温度裂缝的产生。对这一理论研究又采用室内试验进行了验证。为了研究环境对混凝土孔结构的影响规律,本文模拟了大风、干燥、大温差的戈壁环境,采用压汞法测试了混凝土的孔结构分布。结果表明：大风、干燥、大温差对混凝土内部孔隙分布影响显着,会大量增加大的有害孔含量,提高孔隙率,显着增大平均孔径和最可几孔径；若采用保温保湿膜养护,就可显着降低以上危害的程度。本文以兰新二线(新疆段)为依托工程,在具有典型戈壁环境的沿线标段,现场浇筑实体混凝土桥墩。进行了现场实体桥墩的温度场测试及混凝土宏观性能测试。最终,采用实体试验充分说明了戈壁环境下采用保温保湿养护技术的有效性。
参考文献：
[1]. 稻壳灰混凝土性能及机理研究[D]. 王维红. 宁夏大学. 2017
[2]. 矿物掺合料对高性能混凝土力学和耐久性的影响分析[J]. 赵年全. 铁道建筑. 2010
[3]. 复合矿物掺合料的桥梁高性能混凝土材料组成和性能研究[D]. 石玉山. 长安大学. 2015
[4]. 矿物质掺合料对混凝土渗透性能的影响[D]. 高腾飞. 哈尔滨工业大学. 2011
[5]. 环保节能活性粉末混凝土试验研究[D]. 马爱青. 北京交通大学. 2008
[6]. 矿物掺合料对高性能混凝土力学性能和耐久性的影响[D]. 盛黎. 浙江工业大学. 2004
[7]. 偏高岭土及多元矿物掺合料配制高性能混凝土的研究[D]. 赵亚妮. 广西大学. 2004
[8]. 磷矿渣自密实混凝土性能研究[D]. 张奔. 重庆大学. 2017
[9]. 矿物掺合料对高性能混凝土力学性能和耐久性的影响分析[J]. 赵韶华. 黑龙江交通科技. 2017
[10]. 西北戈壁地区高性能混凝土耐久性研究[D]. 周立霞. 兰州交通大学. 2011
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