碱—磷渣—粉煤灰胶凝材料及其混凝土性能的研究

论文摘要

碱激发胶凝材料以工业废渣为原料，无需高温煅烧，工艺过程简单，无污染，能很好的节约能源和资源，并且性能优异，有必要对其进行大力发展和推广。本文利用粉煤灰和磷渣在大量的试验基础之上，外加NaOH和水玻璃作为激发剂，制成了一种力学性能与普通硅酸盐水泥相当的胶凝材料。利用这种碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料配制成不同强度的混凝土，并研究了碱-磷渣-粉煤灰混凝土的力学性能和耐久性能。经过一系列的试验，确定了适宜配制混凝土的碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的配方，磷渣：粉煤灰为85：15，激发剂的水玻璃模数为1.4，Na2O的含量为6％，这个配比下的胶凝材料强度高，又有比较合适的凝结时间。研究表明，用碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料配制的混凝土，其28d抗压强度要高于用普通52.5水泥配制成的混凝土，在强度方面完全可以达到普通混凝土的要求，这类混凝土弹性模量较小，有较好得变形性能，比较适合有抗裂要求的工程。此外还研究了碱-磷渣-粉煤灰混凝土的抗冻性能、抗氯离子渗透性能、抗碳化性能和耐侵蚀性能。结果表明，碱-磷渣-粉煤灰混凝土的抗冻性能，抗氯离子渗透能力和耐侵蚀的能力都大大优于普通混凝土，这与碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的水化产物、和孔结构有关。同时碱-磷渣-粉煤灰混凝土在配制的过程中，需水量较普通混凝土要少，这就造成了该混凝土的结构比较密实，这也是其耐久性好的一个重要原因。在系统地研究了碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的力学性能和长期耐久性的基础上，用X射线衍射、扫描电子显微镜、压汞分析等测试手段分析了碱—磷渣—粉煤灰胶凝材料的物相组成、显微结构和孔结构。碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的水化产物中没有Ca（OH）2、钙矾石、高碱性水化硅酸等，它的水化产物主要是低碱性C-S-H凝胶。另外，由压汞分析可知，碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的孔隙率和平均孔径也小于普通硅酸盐水泥，从而使碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的力学性能和耐久性能优于普通硅酸盐水泥，为配制力学性能、耐久性能优越的混凝土提供了很好的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 碱激发胶凝材料
• 1.2.1 碱胶凝材料的分类
• 1.2.2 碱胶凝材料的水化产物
• 1.3 碱-矿渣胶凝材料
• 1.3.1 矿渣结构的特点
• 1.3.2 碱激发矿渣的机理
• 1.3.3 碱-矿渣胶凝材料的水化理
• 1.3.4 碱-矿渣胶凝材料的性能
• 1.4 碱-矿渣胶凝材料存在问题与展望
• 1.5 碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料
• 1.5.1 磷渣
• 1.5.2 磷渣中 P和 F的缓凝机理
• 1.5.3 磷渣的玻璃结构及水淬对其的影响
• 1.5.4 磷渣活性的激发
• 1.5.5 粉煤灰
• 1.6 本文的研究思路
• 1.7 本文的主要研究内容
• 第二章 原材料及力学试验
• 2.1 试验用原材料
• 2.2 试验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 胶凝材料性能
• 2.3.2 混凝土的性能
• 2.4 试验方法
• 2.5 结果与讨论
• 2.6 本章小结
• 第三章 碱磷渣粉煤灰胶凝材料混凝土L的耐久性
• 3.1 抗冻试验
• 3.1.1 混凝土冻融破坏的机理
• 3.1.2 混凝土抗冻性的主要影响因素
• 3.1.3 试验方法及主要仪器
• 3.1.4 试验结果及分析
• 3.2 碳化试验
• 3.2.1 混凝土碳化的机理及危害
• 3.2.2 影响混凝土碳化的主要因素
• 3.2.3 试验步骤
• 3.2.4 实验结果及讨论
• 3.3 氯离子渗透快速实验
• 3.3.1 氯离子侵入腐蚀机理
• 3.3.2 氯离子渗透实验基本原理
• 3.3.3 试验设备与试验方法
• 3.3.4 试验步骤
• 3.3.5 试验结果处理
• 3.4 抗侵蚀性
• 3.4.1 侵蚀作用机理
• 3.4.2 实验方法
• 3.4.3 实验结果及讨论
• 3.5 本章小结
• 第四章 碱磷渣粉煤灰胶凝材料的物相及微观结构
• 4.1 碱磷渣粉煤灰胶凝材料的物相分析
• 4.1.1 X-射线衍射分析原理
• 4.1.2 试样制备
• 4.1.3 XRD分析纬果
• 4.2 碱—磷渣—粉煤灰胶凝材料的显微结构
• 4.2.1 扫描电子显微镜的分析原理
• 4.2.2 试样制备
• 4.2.3 实验结果及讨论
• 4.3 碱磷渣胶凝材料的孔结构
• 4.3.1 孔结构和材料性质的关系
• 4.3.2 孔的形式的划分
• 4.3.3 汞压力法及其原理
• 4.3.4 试样制备
• 4.3.5 结果及讨论
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 在读硕士期间发表论文
• 致谢