钛渣复合渣修补砂浆研究

论文摘要

在当今严酷生态环境、天候与超负荷的多种不同使用环境下,诸如高速公路、海工、水工、酸雨、碳化等环境负荷与日俱增的环境下,土木工程、建筑工程中的混凝土结构,在寿命周期内,其耐久性及安全性严重不足。维护与维修费用高速倍增,与此同时,各类废渣排量大增,需要及时处理。研究高效利用废渣制备新型修补材料,可有效地解决上述问题。研究以利用效率低的钛渣、锂渣、石灰石粉为主要原材料,旨在提高它们的利用效率,增加其附加价值,改善环境,在满足不同使用环境条件下的混凝土结构的维护与维修,保证结构维持在使用年限的耐久性及安全性的同时,进而获得良好的经济与环境效益。本研究是在已有研究成果(如钛矿渣与超磨细石灰石粉复合掺合料可制备水泥用量少的超高强混凝土[1];以矿渣、硅灰和钛矿渣等多种材料按一定比例混磨而成的一种复合矿物超细粉,在减少水泥用量的同时,提高了混凝土的抗硫酸盐侵蚀和抗酸雨能力,是提高混凝土在恶劣环境下耐久性的有效措施[2])的基础上,采用超塑化剂和多种矿物粉体掺合料的“复掺”途径,以磨细钛渣为主要矿物掺合料,复合掺入矿渣、锂渣、粉煤灰、石灰石粉等,并针对材料的不同特点,进行超细磨及外加剂改性。采用超细粉及其复合工艺,研究了不同矿物掺合料的复合效应及复合掺合料制备工艺、外加剂等对修补砂浆工作性能、力学性能、粘结强度、耐磨性及干缩的影响。本研究在实验室条件下筛选了五种修补砂浆,结果表明:钛矿渣可以用作普通硅酸盐水泥基修补砂浆掺合料的有效组份。用钛渣掺合料能等量取代20%～30%的水泥,可备制出性能良好的高强度修补砂浆。钛渣与其它矿物掺合料如矿渣、锂渣、粉煤灰、石灰石粉复掺,等量取代20%～50%的水泥,也能配制出性能优良的高强度的修补砂浆。钛渣的掺入可以提高修补砂浆的抗折强度,降低修补砂浆的脆性。所制备的修补砂浆可用于混凝土的路面、建筑修补。以粘结抗折强度作为新老材料粘结性能的评定指标。配制的三种修补材料分别修补被折断的钛渣复合渣砂浆,粘结抗折强度测试结果表明新老砂浆具有良好的粘结性能。28d粘结抗折强度最低达到5.7 MPa,最高达到6.9 MPa。钛渣复合渣修补砂浆具有较好的耐久性。钛渣能减小砂浆的干缩,提高砂浆的耐磨性能。复掺锂渣能进一步提高砂浆的耐磨性能,降低干缩,且其强度较高,可用于对强度、耐磨有较高要求的道路路面的修补。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 混凝土结构的耐久性与维护维修
• 1.2 国内外修补材料的研究状况
• 1.3 修补材料应具备的性能
• 1.4 修补材料的分类
• 1.4.1 无机类修补材料
• 1.4.2 有机类修补材料
• 1.4.3 有机与无机复合类修补材料
• 1.5 修补材料的相容性
• 1.6 钛矿渣的研究应用
• 1.7 本课题学术和使用意义及研究内容
• 1.7.1 课题的学术和使用意义
• 1.7.2 本课题的研究内容
• 2 原材料及试验方法
• 2.1 试验原材料
• 2.2 试验方法
• 3 钛渣复合渣修补砂浆基本性能研究
• 3.1 影响修补砂浆工作性的因素
• 3.2 减水剂的选择
• 3.3 修补砂浆的工作性能影响研究
• 3.3.1 钛渣对新拌修补砂浆工作性能的影响
• 3.3.2 钛渣与矿渣复掺对修补砂浆工作性能的影响
• 3.3.3 钛渣与锂渣复掺对修补砂浆工作性能的影响
• 3.3.4 钛渣与石粉复掺对修补砂浆的工作性能的影响
• 3.3.5 钛渣与粉煤灰复掺对修补砂浆工作性能的影响
• 3.4 钛渣修补砂浆力学性能研究
• 3.4.1 钛渣在混凝土中的作用
• 3.4.2 水胶比对钛渣修补砂浆力学性能的影响
• 3.5 钛渣复合渣修补砂浆的力学性能研究
• 3.5.1 钛渣与矿渣复掺对修补砂浆力学性能的影响
• 3.5.2 钛渣与锂渣复掺对修补砂浆力学性能的影响
• 3.5.3 钛渣与石粉复掺对修补砂浆力学性能的影响
• 3.5.4 钛渣与粉煤灰复掺对修补砂浆力学性能的影响
• 3.6 本章小结
• 4 新老材料粘结强度研究
• 4.1 新老材料界面薄弱的原因
• 4.2 砂浆粘结强度的研究
• 4.2.1 粘结强度的机理
• 4.2.2 粘结区的破坏机理
• 4.2.3 粘结性能的影响因素
• 4.2.4 粘结强度的测试方法
• 4.3 粘结强度的试验研究
• 4.3.1 试验步骤
• 4.3.2 实验结果与分析
• 4.4 本章小结
• 5 修补砂浆耐久性研究
• 5.1 钛渣复合渣修补砂浆体积稳定性研究
• 5.1.1 引言
• 5.1.2 掺合料对修补砂浆干缩性能的影响
• 5.2 修补砂浆耐磨性能研究
• 5.2.1 引言
• 5.2.2 钛渣掺量对修补砂浆耐磨性的影响
• 5.2.3 钛渣与其它矿物掺合料复掺对砂浆耐磨性的影响
• 5.3 本章小结
• 6 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录