偏高岭土改性高强混凝土的制备与性能

论文摘要

偏高岭土来源广泛,组成稳定,作为混凝土矿物掺合料时的火山灰活性与硅灰类似,因此采用偏高岭土取代硅灰制备高强高性能混凝土的潜力巨大。本文从高活性偏高岭土的制备出发,利用正交设计的方法,研究了煅烧温度、保温时间、升温和降温速率对偏高岭土活性的影响,并结合其它活性评价方法,探索了高岭土的合理煅烧制度；采用材料复合的途径,进行了粉煤灰、矿粉、偏高岭土复掺以及偏高岭土与改性高岭土复掺两种复合化研究,分析了偏高岭土复合化对混凝土强度和工作性的改善机理；在以上研究结果的基础上,结合高强混凝土的制备工艺,进行了强度为100MPa混凝土的制备试验,并采用XRD、SEM和显微硬度仪对掺偏高岭土高强混凝土的显微结构进行了系统的研究。研究结果表明：(1)偏高岭土的活性与高岭土的化学组成和煅烧工艺有关,煅烧制度中各因素对偏高岭土活性的影响从大到小依次为煅烧温度、保温时间、降温速率和升温速率,在试验采用的煅烧制度中,煅烧温度为700℃,保温2h,急热急冷条件下制得的偏高岭土活性最高。(2)偏高岭土为层状结构,比表面积大,需水性大,提高混凝土强度的同时降低了混凝土的工作性。偏高岭土与粉煤灰、矿粉复掺能有效改善砂浆的流动性,提高砂浆的强度,当采用10%偏高岭土、10%矿粉与5%粉煤灰复掺时,砂浆28d抗压强度较空白样提高了36.2%；采用聚合物A对高岭土进行插层改性,分别以3%改性高岭土和5%偏高岭土取代水泥时,砂浆流动性良好,7d和28d抗压强度较空白样分别提高了32.9%和22.7%。(3)偏高岭土能有效提高混凝土的力学性能,采用0.25水胶比,偏高岭土掺量为15%时,混凝土28d抗压强度达100MPa,但混凝土工作性较差；采用10%偏高岭土、10%矿粉和5%粉煤灰复掺时,混凝土坍落度达205mm,28d抗压强度为105.4MPa。(4)偏高岭土的掺入填充了混凝土各组分中颗粒间的空隙,降低了高强混凝土界面过渡区内取向生长的Ca(OH)2晶体含量,提高了水化物相的密实度和强度,增强了水泥浆体与骨料的粘结性,显著改善了高强混凝土的显微结构。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 高强混凝土的研究现状
• 1.3 矿物掺合料在高强混凝土中的研究与应用
• 1.3.1 粉煤灰在高强混凝土中的研究和应用
• 1.3.2 矿粉在高强混凝土中的研究和应用
• 1.3.3 硅灰在高强混凝土中的研究和应用
• 1.4 偏高岭土作为混凝土矿物掺合料的研究与应用
• 1.4.1 偏高岭土对混凝土孔结构的影响
• 1.4.2 偏高岭土对混凝土体积稳定性的影响
• 1.4.3 偏高岭土对混凝土工作性和力学性能的影响
• 1.4.4 偏高岭土对混凝土耐久性的影响
• 1.5 课题的背景和意义
• 1.6 本论文的主要内容
• 第2章 偏高岭土的制备
• 2.1 引言
• 2.2 试验材料
• 2.2.1 水泥
• 2.2.2 高岭土
• 2.2.3 砂
• 2.2.4 化学试剂
• 2.3 试验方案
• 2.3.1 高岭土热解特性试验
• 2.3.2 高岭土的煅烧工艺研究
• 2.3.3 偏高岭土活性评价
• 2.4 试验结果及分析
• 2.4.1 高岭土热解特性结果
• 2.4.2 不同煅烧制度下所得偏高岭土XRD分析结果
• 2.4.3 不同煅烧温度下所得偏高岭土SEM分析结果
• 2.4.4 高岭土煅烧制度正交分析结果
• 2吸收法实验结果及分析'>2.4.5 Ca（OH）₂吸收法实验结果及分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 偏高岭土的复合化研究
• 3.1 引言
• 3.1.1 矿物掺合料复合机理
• 3.1.2 高岭土有机改性机理
• 3.2 试验材料
• 3.2.1 水泥
• 3.2.2 高岭土
• 3.2.3 偏高岭土
• 3.2.4 粉煤灰
• 3.2.5 矿粉
• 3.2.6 砂
• 3.2.7 化学试剂
• 3.3 试验方案
• 3.3.1 矿物掺合料复合化研究
• 3.3.2 改性高岭土的制备
• 3.3.3 高岭土改性效果表征
• 3.3.4 高岭土基混凝土复合添加剂的性能研究
• 3.4 实验结果及分析
• 3.4.1 矿物掺合料复合化研究结果分析
• 3.4.2 高岭土改性效果分析
• 3.4.3 高岭土基复合添加剂性能分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 偏高岭土改性高强混凝土的制备及性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 高强混凝土的制备技术
• 4.3 高强混凝土的制备
• 4.3.1 实验材料
• 4.3.2 实验方案
• 4.3.3 实验结果及分析
• 4.4 掺偏高岭土高强混凝土的微观结构研究
• 4.4.1 实验材料
• 4.4.2 实验方案
• 4.4.3 实验结果及分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录