大摻量普通細度礦渣粉綠色高性能混凝土的研究.pdf

1、本文討論了建筑工程材料可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施對混凝土材料發(fā)展方向的要求，認為綠色高性能混凝土是將材料性能的獲得與節(jié)約資源、能源和保護環(huán)境等因素共同考慮時，混凝土材料發(fā)展的必然方向。闡述了綠色高性能混凝土的涵義，提出了發(fā)展綠色高性能混凝土應采取的措施。 分析了水淬高爐礦渣作為水泥混合材和混凝土摻合料使用的現狀，認為礦渣單獨磨細作為混凝土摻合料使用不僅比較便利，而且能對混凝土材料的性能產生更多益處。 自行制備了比表面積分別為34

2、0、420、460、510、620、710、820和1100m2/kg的八種磨細礦渣粉。各種細度礦渣粉等量替代部分水泥(0％-80％)后對膠砂(W/B=0.44)強度影響的試驗結果表明：隨著礦渣粉對水泥替代率的增加，膠砂早期(1天和3天)抗壓強度比線性降低，而28天強度不僅與礦渣粉替代率有關，也與礦渣粉細度存在一定關系。根據膠砂抗壓強度比與各種細度礦渣粉替代率之間的二次回歸方程，計算得出使膠砂28天抗壓強度比最大時所對應的各細

3、度礦渣粉的替代率分別為13.3％、24.8％、29.3％、30.9％、34.9％、34.7％、38.1％和40.0％。試驗發(fā)現，摻礦渣粉膠砂的長期(如720天齡期)強度與礦渣粉細度的關系不如28天齡期時明顯。 對摻礦渣粉膠砂強度的發(fā)展規(guī)律與W/B的關系進行了試驗研究，發(fā)現低W/B的摻礦渣粉膠砂早齡期的抗壓強度比比高w/B者更低，說明摻礦渣粉的低w/B混凝土的早期強度更應受到關注。試驗還發(fā)現，在水膠比較低(如<0.32)且礦渣

4、粉摻量<40％的情況下，摻礦渣粉膠砂的長期強度先隨礦渣粉細度增大而提高，但當礦渣粉細度超過某個值后，強度卻隨細度增大而呈降低趨勢，這說明在低水膠比混凝土中摻用超細磨(比表面積800m2/kg以上)礦渣粉對長期強度不利。 將礦渣粉在混凝土中的作用界定為活性、微集料填充、減水和界面增強四大效應。提出了水泥強度指數、礦渣粉活性效應、微集料填充效應、減水效應和界面增強效應的試驗和計算方法，對比了比表面積為420m2/kg的B2礦渣粉

5、分別等量替代30％和60％水泥時四種作用效應的大小及變化規(guī)律。試驗表明，當B2礦渣粉對水泥替代率為60％，1天齡期時礦渣粉的微集料填充效應為負值，僅起微弱的減水和活性作用，3天齡期時以微集料填充效應為主，而礦渣粉的活性效應從7天齡期開始才轉變?yōu)樽钪饕淖饔眯?。礦渣粉的活性效應對其微集料填充效應和界面增強效應均有很大影響，因此作者提出，增強礦渣粉早期活性效應是提高漿體早期強度和增強界面效應、加快大摻量普通細度礦渣粉混凝土早期

6、強度發(fā)展的最有效措施。 選定了凡理論上能對礦渣一水泥漿體系早期活性起激發(fā)作用的28種化學物質，通過試驗對比了它們對摻有60％普通細度礦渣粉的凈漿1、3、7和28天強度的影響，發(fā)現所選取的各種物質對漿體早期強度發(fā)展均有不同程度的促進作用。比較而言，對漿體早期強度發(fā)展促進作用較好的化學物質有CaCl2、BaCl2、NaF等鹵鹽，以及硫酸鹽、水玻璃、碳酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽與K2Cr2O7、Na2S2o3兩種強氧化劑，但它們對漿

7、體后期強度的影響卻大相徑庭。對于各種堿類和鹽類物質來說，其陽離子的影響不容忽視?；瘜W物質的摻量對漿體強度發(fā)展也有較大影響。 全面討論了混凝土外加劑與水泥適應性的概念及其影響因素，通過試驗對比了礦渣粉、Ⅱ級粉煤灰、沸石粉和硅灰四種摻合料分別以不同百分率等量替代部分水泥后，對減水劑的塑化效果和漿體流動性保持性的影響，發(fā)現摻Ⅱ級粉煤灰、沸石粉或硅灰時，均引起減水劑塑化效果減弱和漿體流動性損失增大(尤其是摻加沸石粉和硅灰者)。而隨

8、著礦渣粉摻量增加，減水劑塑化作用增強，漿體流動性損失減小。在礦渣粉與高效減水劑雙摻情況下，礦渣粉所帶來的輔助減水率可達10％左右，作者分析了產生此現象的機理。試驗還表明，隨著礦渣粉替代水泥百分率的增加，引氣劑作用效果增強。達相同引氣量情況下，礦渣粉替代60％水泥時混凝土中引氣劑的摻量可比純水泥混凝土減少12.5％-16.3％。 研制了一種專用于大摻量普通細度礦渣粉泵送混凝土的WZ外加劑。摻WZ外加劑能夠消除普通細度礦渣粉大量

9、替代水泥(替代率為60％左右)后對混凝土早期強度所產生的負面效應。通過摻WZ外加劑的措施配制出水泥用量僅為120kg/m３和240kg/m3的大流動性普通強度混凝土和高強混凝土，這種混凝土具有良好的保水性和坍落度保持性，適于集中攪拌和泵送施工。WZ外加劑對混凝土中配筋無銹蝕危害，摻WZ外加劑所配制的大摻量普通細度礦渣粉混凝土具有良好的抗?jié)B、抗凍、抗碳化、耐腐蝕和抵抗堿集料反應的性能，其收縮率小于普通水泥混凝土。通過化學結合水

10、測定、XRD和SEM等手段對WZ外加劑的作用機理進行了研究。 提出了用以評價大摻量礦物摻合料混凝土綠色化水平的量化指標—水泥28天強度貢獻率。試驗結果表明：保持混凝土坍落度為20+2cm，膠凝材料總量取300-600kg/m３時，不摻外加劑的純水泥混凝土中水泥28天強度貢獻率為0.0600-0.0836MPa/kg，摻木鈣減水劑者為0.0653-0.0964MPa/kg，而摻高效減水劑的混凝土其水泥28天強度貢獻率約比不摻者提