人工砂抗裂干混砂浆的制备与机理研究

论文摘要

人工砂是除天然砂以外的所有机制砂和混合砂。近年来我国基础设施建设的快速发展和对环境保护的重视,使得天然砂资源越来越匮乏,开发出能适应工程应用的人工砂已成必然。目前虽然有人工机制砂成功应用的例子,但都基本局限于混凝土和普通砂浆的利用,应用在干混砂浆方面的研究很少。为此,本文以钢渣砂和机制砂(花岗岩、砂岩和石灰岩)等人工砂抗裂砂浆作为研究对象,主要进行最佳配合比的设计和性能研究。本文借助X射线衍射分析(XRD)和扫描电镜(SEM)等现代测试分析手段,从微观的角度分析钢渣砂和三种不同岩性机制砂的基本物化特性,从而从结构与性能相结合的角度加深理解其对砂浆性能影响的宏观规律。钢渣砂抗裂砂浆的研制：首先通过对比试验研究了钢渣砂掺量、掺合料、减水剂品种和防水剂掺量对砂浆可操作性能和基本力学性能(吸水量、粘结强度和压折比)的影响,确定了钢渣砂的适宜掺量及掺合料、减水剂品种和防水剂掺量的适当选择；然后通过对钢渣砂浆相关耐久性能(耐水性、抗冻性、体积稳定性、耐碱耐热和耐候性等)的研究,保证其满足工程需要的各项耐久性能指标；并通过对在不同养护条件下粘结强度的对比,确立了钢渣砂浆适宜的养护制度。性能测试表明：钢渣砂掺量在50～70%时,各项综合性能较好；适当矿粉和粉煤灰的掺入可以降低钢渣砂浆的需水量和干缩率；三聚氰胺类和聚羧酸类减水剂对抗裂砂浆的减水效果较好,防水剂可有效降低抗裂砂浆的吸水量,掺量应控制在2‰左右。机制砂抗裂砂浆的研制：对比研究了三种不同岩性机制砂抗裂砂浆的可操作性能、基本力学性能和相关耐久性能,并将其与河砂砂浆和钢渣砂浆的综合性能加以比较。研究结果表明：机制砂砂浆的吸水量较河砂砂浆有所增加,但比钢渣砂浆要低很多；石灰岩和花岗岩砂浆比河砂砂浆粘结强度稍低,砂岩砂浆则略提高了砂浆的粘结强度,各岩性机制砂砂浆和钢渣砂浆的压折比均比河砂小,柔韧性增强。总体来说,机制砂配制的干混砂浆具有吸水量少、粘结强度高,耐水性较好,干缩率较小等特点。最后本文分析了人工砂抗裂砂浆的机理,了解人工砂抗裂砂浆的抗裂机理,完善了人工砂抗裂砂浆的理论基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 研究现状及存在的问题
• 1.2.1 钢渣砂用于制备干混砂浆的国内外研究现状分析
• 1.2.2 机制砂用于制备干混砂浆的国内外研究现状分析
• 1.2.3 人工砂用于配制干混砂浆尚存在的问题
• 1.3 研究目标、研究内容和拟解决的关键问题
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 拟解决的关键问题
• 第2章 原材料特性与试验方法
• 2.1 原材料及其特性分析
• 2.1.1 水泥
• 2.1.2 细集料
• 2.1.3 外加剂
• 2.1.4 掺合料
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 新拌砂浆工作性试验
• 2.2.2 砂浆凝结时间
• 2.2.3 砂浆可操作时间
• 2.2.4 砂浆抗折强度和抗压强度的测定
• 2.2.5 砂浆粘结强度的测定
• 2.2.6 砂浆吸水量的测定
• 2.2.7 砂浆耐水性实验
• 2.2.8 砂浆干缩率测试
• 2.2.9 砂浆抗冻性测试
• 2.2.10 砂浆耐碱性和耐热性测定
• 2.2.11 砂浆耐候性试验
• 2.2.12 钢渣砂集料f-CaO含量的测定
• 2.2.13 人工砂集料的化学成分分析
• 2.2.14 人工砂集料的矿物组成与构造
• 第3章 钢渣砂干混砂浆性能及影响因素分析
• 3.1 钢渣砂掺量对钢渣砂干混砂浆基本力学性能的影响
• 3.1.1 可操作性能
• 3.1.2 吸水量
• 3.1.3 粘结强度
• 3.1.4 压折比
• 3.2 掺合料对钢渣砂干混砂浆基本力学性能的影响
• 3.2.1 可操作性能
• 3.2.2 吸水量
• 3.2.3 粘结强度
• 3.2.4 压折比
• 3.3 减水剂种类对钢渣砂干混砂浆基本力学性能的影响
• 3.3.1 吸水量
• 3.3.2 粘结强度
• 3.3.3 压折比
• 3.4 防水剂掺量对钢渣砂干混砂浆基本力学性能的影响
• 3.4.1 吸水量
• 3.4.2 粘结强度
• 3.4.3 压折比
• 3.5 钢渣砂干混砂浆耐久性性能研究
• 3.5.1 耐水性
• 3.5.2 抗冻性
• 3.5.3 体积稳定性（干燥收缩）
• 3.5.4 耐碱耐热性能
• 3.5.5 耐候性
• 3.5.6 养护制度
• 3.6 本章小结
• 第4章 机制砂干混砂浆性能及影响因素分析
• 4.1 不同岩性机制砂对干混砂浆基本力学性能的影响
• 4.1.1 可操作性能
• 4.1.2 吸水量
• 4.1.3 粘结强度
• 4.1.4 压折比
• 4.2 机制砂干混砂浆耐久性能研究
• 4.2.1 耐水性
• 4.2.2 抗冻性
• 4.2.3 体积稳定性（干燥收缩）
• 4.2.4 耐碱耐热
• 4.2.5 耐候性
• 4.3 本章小结
• 第5章 人工砂干混砂浆的性能对比与抗裂机理分析
• 5.1 人工砂干混砂浆各项性能对比
• 5.1.1 人工砂干混砂浆的各项力学性能对比
• 5.1.2 人工砂干混砂浆的体积稳定性对比
• 5.1.3 人工砂干混砂浆的耐久性能对比
• 5.2 人工砂干混砂浆的抗裂机理
• 5.2.1 人工砂干混砂浆产生开裂的原因
• 5.2.2 人工砂干混砂浆的抗裂机理
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录