轻骨料混凝土抗离析技术的研究

论文摘要

近年来,随着建筑业的快速发展,混凝土成为当今建筑工程中用途最广、用量最大的建筑材料之一。同时,我国提倡建设节约型社会,提倡节能环保,绿色减排的可持续发展战略,降低钢材的大规模使用,减少结构自重,成为当今建筑业研究的热点问题,因此轻集料混凝土就凸显出其优势。轻骨料混凝土,因其轻质、高强、保温、耐火、隔声、抗震性能好等特点,在现代建筑中得到应用。随着我国轻骨料混凝土的迅速发展,它将成为仅次于普通混凝土用量的一种新型混凝土。我国轻集料混凝土发展已近半个世纪,随着以工业废渣、城市废弃物等为主要原料生产绿色轻集料技术的日趋成熟,人们可大量使用绿色轻集料替代天然集料配制混凝土,这既可以降低生产成本,又能达到变废为宝的目的,具有良好的社会效益、经济效益和环境效益。目前轻骨料的离析和脆性问题比普通混凝土更为突出,对于提高轻骨料混凝土的抗拉强度,改善脆性、增强韧性、尤其是改善轻骨料的上浮问题的要求也越来越迫切。因此,本文从改善轻骨料混凝土的抗离析角度出发,通过在轻骨料混凝土中加入不同种类、不同掺量的矿物掺和料和纤维材料,然后测试处理后的轻骨料混凝土强度、分层度、坍落度和扩展度,分析轻骨料混凝土的微观结构,研究矿物掺和料和有机纤维对轻骨料混凝土抗离析性能的改善程度,从而使轻骨料混凝土更能适用于实际工程应用。本文首先利用粉煤灰及矿粉作为掺和料添加到轻骨料混凝土中,测试其抗压强度、坍落度、扩展度及分层度,分析矿物掺和料对轻骨料混凝土抗离析性能的改善程度,研究不同种类的矿物掺和料单掺、复掺时掺和料的掺量对轻骨料混凝土力学性能及均质性的影响。研究结果表明,当粉煤灰和矿粉单掺时,随着掺和料掺量的增加,轻骨料混凝土的28d抗压强度增加,分层度逐渐下降;当粉煤灰、矿粉单掺掺量达到20%时,轻骨料混凝土的各项指标达到峰值;当粉煤灰及矿粉复掺,不仅能提高轻骨料混凝土的抗压强度、而且能有效地改善其工作性能及分层度,提高其抗离析性能。为了进一步改善轻骨料混凝土的抗离析性能,本文通过在轻骨料混凝土中加入钢纤维及聚丙烯纤维,测试其抗压强度、坍落度、扩展度及分层度,分析纤维材料对轻骨料混凝土抗离析性能的改善程度,研究不同种类的纤维材料单掺、复掺时纤维的掺量对轻骨料混凝土力学性能及均质性的影响。研究结果表明,当钢纤维和聚丙烯纤维单掺时,随着纤维材料掺量的增加,轻骨料混凝土的抗压强度基本不变,其坍落度、扩展度及分层度不断降低,但均能满足轻骨料混凝土的使用要求;当钢纤维及聚丙烯纤维复掺时,可以有效地改善其分层度,但对轻骨料混凝土的流动性有所影响,需注意纤维复掺的配比掺量。针对轻骨料混凝土界面问题,本文利用SEM扫面电镜观察轻骨料混凝土界面过渡区的微观结构、水化产物的形貌特征、材料组成,进行能谱分析,结果表明轻骨料混凝土的界面区并不是十分明显,水泥及掺和料水化后,形成一层致密的胶凝材料结构,界面结构存在增强的趋势。研究表明,利用矿物掺和料和纤维材料来改善轻骨料混凝土的抗离析性能是可行的,粉煤灰及矿粉这两种矿物掺和料的改性效果要优于钢纤维和聚丙烯纤维的,经过矿物掺和料和纤维材料改性的轻骨料混凝土可以满足使用要求。本文为轻骨料混凝土的应用提供了理论基础和实践依据,具有很高的环境和经济效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本文研究的目的和意义
• 1.2 国外相关课题的研究现状及发展趋势
• 1.2.1 国外轻骨料混凝土的发展情况
• 1.2.2 国外轻骨料混凝土的应用情况
• 1.3 国内相关课题的研究现状及发展趋势
• 1.3.1 国内轻骨料混凝土的发展情况
• 1.3.2 国内轻骨料混凝土的应用情况
• 1.4 轻集料的种类
• 1.4.1 超轻陶粒
• 1.4.2 高强陶粒
• 1.4.3 高性能陶粒
• 1.5 轻集料混凝土的特点
• 1.5.1 轻集料混凝土的组成结构特点
• 1.5.2 轻集料混凝土的性能特点
• 1.6 存在的问题
• 1.7 本文研究的内容
• 第二章 原材料及试验方法
• 2.1 试验原材料
• 2.1.1 水泥
• 2.1.2 细集料
• 2.1.3 粗集料
• 2.1.4 粉煤灰
• 2.1.5 矿渣
• 2.1.6 外加剂
• 2.1.7 纤维
• 2.1.8 拌和水
• 2.2 配合比设计
• 2.3 试验方案
• 2.4 试验方法
• 2.4.1 抗压强度试验
• 2.4.2 坍落度及扩展度试验
• 2.4.3 分层度试验
• 2.4.4 扫描电镜分析
• 2.5 试验标准
• 第三章 矿物掺和料对轻骨料混凝土抗离析性能的影响
• 3.1 矿物掺和料对轻骨料混凝土抗压强度的影响
• 3.1.1 粉煤灰掺量对轻骨料混凝土抗压强度的影响
• 3.1.2 矿粉掺量对轻骨料混凝土抗压强度的影响
• 3.1.3 粉煤灰和矿粉复掺对轻骨料混凝土抗压强度的影响
• 3.1.4 矿物掺和料改性的轻骨料混凝土受力破坏形态分析
• 3.2 矿物掺和料对轻骨料混凝土工作性及分层度的影响
• 3.2.1 粉煤灰掺量对轻骨料混凝土工作性及分层度的影响
• 3.2.2 矿粉掺量对轻骨料混凝土工作性及分层度的影响
• 3.2.3 粉煤灰和矿粉复掺对轻骨料混凝土工作性及分层度的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 纤维掺量对轻骨料混凝土抗离析性能的影响
• 4.1 纤维材料对轻骨料混凝土抗压强度的影响
• 4.1.1 钢纤维掺量对轻骨料混凝土抗压强度的影响
• 4.1.2 聚丙烯纤维掺量对轻骨料混凝土抗压强度的影响
• 4.1.3 钢纤维和聚丙烯纤维复掺对轻骨料混凝土抗压强度的影响
• 4.2 纤维材料对轻骨料混凝土工作性及分层度的影响
• 4.2.1 钢纤维掺量对轻骨料混凝土工作性及分层度的影响
• 4.2.2 聚丙烯纤维掺量对轻骨料混凝土工作性及分层度的影响
• 4.2.3 钢纤维和聚丙烯纤维复掺对轻骨料混凝土工作性及分层度的影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 轻骨料混凝土的微观结构分析
• 5.1 陶粒对混凝土显微结构的影响
• 5.2 混凝土界面过渡层简介
• 5.2.1 水化及水化物
• 5.2.2 界面过渡层
• 5.2.3 影响界面过渡层厚度和性质的因素
• 5.3 扫描电镜分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 作者简介
• 作者在攻读工程硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢