水泥基材料高温微细观劣化与损伤过程的试验研究

论文摘要

以多种配比的水泥基材料为研究对象,运用试验量测和理论分析相结合的方法对水泥基材料高温微细观劣化与损伤过程进行了研究。根据持续温升条件下水泥基材料表面微细观结构的演化规律与力学性能的劣化规律,得出了水泥基材料高温微细观结构的劣化规律,并从水泥基材料微细观形貌、孔隙结构、孔隙分形特征等三个方面对温度影响下水泥基材料微细观结构的劣化规律进行了系统研究,揭示了水泥基材料高温微细观劣化的机理和粉煤灰抗高温的作用机理,得出了不同配比材料抗高温性能的优劣。研究表明,水泥基材料表面微细观结构的劣化在50℃左右开始,100℃是水泥砂浆微细观结构劣化加剧的起始温度,300℃是水泥净浆微细观结构劣化加剧的转折温度,水泥砂浆的劣化程度比水泥净浆严重；温度影响下水泥基材料所发生的一系列物理化学变化是导致材料微细观结构劣化的本质原因,其中水化硅酸钙凝胶的劣化是关键因素；粉煤灰抗高温的有效温度范围在100-400℃之间,在300℃左右抗高温效果最明显。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 详细摘要
• Detailed Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 混凝土抗高温力学性能研究现状
• 1.2.2 混凝土高温微细观结构研究现状
• 1.2.3 混凝土抗高温研究所存在的问题
• 1.3 本文的研究内容
• 1.4 研究方案
• 1.4.1 水泥基材料表面微细观结构演化的试验量测
• 1.4.2 水泥基材料微细观形貌的试验观测
• 1.4.3 水泥基材料孔隙结构的试验量测
• 1.4.4 水泥基材料孔隙分形特征的试验研究
• 2 水泥基材料试件的制备
• 2.1 引言
• 2.2 试验概述
• 2.3 试验方案
• 2.3.1 试件形状及大小
• 2.3.2 试件材料配比设计
• 2.3.3 试件所用原材料
• 2.3.4 试验主要仪器设备
• 2.3.5 试件制作数量及材料用量
• 2.3.6 试件制作时的一般规定
• 2.4 试验步骤
• 2.4.1 准备工作
• 2.4.2 配料
• 2.4.3 机械搅拌
• 2.4.4 试件成型
• 2.4.5 试件养护与拆模
• 2.5 本章小结
• 3 水泥基材料高温微细观结构劣化的实验研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验方案
• 3.2.1 试样准备
• 3.2.2 实验设备
• 3.2.3 实验控制条件设计
• 3.2.4 实验步骤
• 3.3 持续温升条件下水泥基材料表面微细观结构演化的实验研究
• 3.3.1 水泥净浆1表面微细观结构演化规律
• 3.3.2 水泥净浆2表面微细观结构演化规律
• 3.3.3 水泥净浆3表面微细观结构演化规律
• 3.3.4 水泥砂浆1表面微细观结构演化规律
• 3.3.5 水泥砂浆2表面微细观结构演化规律
• 3.3.6 水泥砂浆3表面微细观结构演化规律
• 3.3.7 微细观结构演化实验结果的分析讨论
• 3.4 持续升温条件下水泥基材料力学性能劣化实验研究
• 3.4.1 水泥净浆1在温度作用下力学性能劣化规律
• 3.4.2 水泥净浆2在温度作用下力学性能劣化规律
• 3.4.3 水泥净浆3在温度作用下力学性能劣化规律
• 3.4.4 水泥砂浆1在温度作用下力学性能劣化规律
• 3.4.5 水泥砂浆2在温度作用下力学性能劣化规律
• 3.4.6 水泥砂浆3在温度作用下力学性能劣化规律
• 3.4.7 加载实验结果的分析讨论
• 3.4.8 水泥净浆与水泥砂浆抗拉强度劣化模型
• 3.5 水泥基材料内部热应力分析
• 3.6 水泥水化及高温下的物理化学反应分析研究
• 3.6.1 水泥水化过程及水化产物
• 3.6.2 掺加粉煤灰的水泥的水化
• 3.6.3 高温下水泥浆体内的物理化学反应分析研究
• 3.7 持续升温条件下水泥基材料微细观结构劣化规律的分析研究
• 3.7.1 水泥净浆微细观结构劣化规律
• 3.7.2 水泥砂浆微细观结构劣化规律
• 3.8 水泥基材料高温微细观劣化影响因素分析
• 3.8.1 粉煤灰的影响
• 3.8.2 骨料的影响
• 3.8.3 材料表面初始状态的影响
• 3.8.4 升温速率的影响
• 3.9 本章小节
• 4 温度影响水泥基材料破坏的细观机制实验研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验介绍
• 4.2.1 试样制作
• 4.2.2 实验设备
• 4.3 室温下水泥浆体的微细观形貌分析
• 4.3.1 水泥浆体表面原始孔、缝
• 4.3.2 水泥主要水化产物
• 4.4 温度影响下水泥浆体微细观形貌的变化规律及分析研究
• 4.4.1 水化硅酸钙凝胶
• 4.4.2 氢氧化钙
• 4.5 水泥基材料高温破坏后的断口形貌分析研究
• 4.5.1 水泥净浆1不同温度水平破坏后的断口形貌
• 4.5.2 水泥净浆2不同温度水平破坏后的断口形貌
• 4.5.3 水泥净浆3不同温度水平破坏后的断口形貌
• 4.5.4 水泥砂浆1不同温度水平破坏后的断口形貌
• 4.5.5 水泥砂浆2不同温度水平破坏后的断口形貌
• 4.5.6 水泥砂浆3不同温度水平破坏后的断口形貌
• 4.6 粉煤灰抗高温的作用机理研究
• 4.6.1 粉煤灰抗高温的物理作用
• 4.6.2 粉煤灰抗高温的化学作用
• 4.6.3 粉煤灰抗高温的温度范围
• 4.7 水泥基材料高温微细观结构的劣化机理研究
• 4.7.1 物理劣化作用
• 4.7.2 化学劣化作用
• 4.8 本章小结
• 5 温度影响下水泥基材料的孔隙结构
• 5.1 引言
• 5.2 水泥基材料中孔的分类
• 5.3 孔隙的测试方法
• 5.4 试验方案
• 5.4.1 试样制备
• 5.4.2 压汞测孔试验
• 5.4.3 压汞数据处理方法
• 5.5 压汞试验结果
• 5.6 温度影响下水泥基材料孔隙表征参数的变化规律
• 5.6.1 孔隙率与总孔体积
• 5.6.2 孔径表征参数
• 5.6.3 堆积密度与骨密度
• 5.6.4 孔径分布积分曲线与微分曲线
• 5.7 温度影响下水泥基材料孔隙特征分析
• 5.7.1 水泥净浆孔隙特征分析
• 5.7.2 水泥砂浆孔隙特征分析
• 5.7.3 水泥净浆与水泥砂浆孔隙特征比较分析
• 5.8 孔粗大化机理研究
• 5.9 本章小结
• 6 温度影响下水泥基材料孔隙分形特征试验研究
• 6.1 引言
• 6.2 孔隙介质的分形模型
• 6.3 孔隙体积分维
• i与P_i双对数曲线'>6.3.1 孔隙dVi/dp_i与P_i双对数曲线
• 6.3.2 孔隙体积分维的计算
• 6.3.3 孔隙体积分维的分析讨论
• 6.4 本章小结
• 7 结论与展望
• 7.1 本文主要结论
• 7.2 本文主要创新性研究结果
• 7.3 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介