高性能水泥干缩的测试方法及机理研究

论文题目: 高性能水泥干缩的测试方法及机理研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 材料学

作者: 蔡安兰

导师: 许仲梓,严生

关键词: 水泥砂浆,干缩,试验方法,影响因素,动力学,机理

文献来源: 南京工业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 目前,全社会对水泥混凝土工程质量要求不断提高,对其生产的高消耗(能源和自然资源)、高环境负荷问题十分关注。为使水泥混凝土材料走可持续发展之路,国家将“高性能水泥制备和应用的基础研究”列入973重点基础研究发展规划的研究项目。水泥混凝土处于低湿的环境下因失水而导致体积收缩称为干缩。干缩是引起水泥混凝土开裂的最主要原因之一,干缩裂缝导致水泥混凝土耐久性下降,有时甚至导致结构破坏。混凝土的干缩主要是由水泥浆体引起的。因此,研究水泥的干缩特征及机理,建立结构优化模型,对于指导高性能水泥的制备与生产具有十分重要的意义。论文以砂浆为研究对象,首先从几个方面以现行标准JC/T法作对比研究并确定了合理的、方便的水泥砂浆干缩改进试验方法(以下均称为改进法)。以改进法测定干缩,同时结合TG-DSC、化学结合水测定、孔结构测定、NMR、IR等现代化测试方法,研究了影响水泥干缩的各种主要因素及原因,研究了高C3S水泥系统的强度、干燥收缩动力学及干燥收缩过程,研究了水泥石的结构、组成与干缩性能的关系(干燥收缩机理),提出了降低水泥基材料干缩开裂的措施。主要结论如下:JC/T法与改进法两种方法测得的水泥砂浆干缩率是线性相关的;改进法测得的水泥砂浆28 d干缩率与水泥3 d强度之间相关性更明显;改进法测得的水泥砂浆干缩与以同种水泥配制的混凝土干缩之间成二次多项式相关,可根据其与混凝土干缩之间的关系,预测混凝土的干缩。改进法不仅可以节省时间和节约原料,还可以减少系统误差和人为误差。水泥石基体参数对水泥砂浆的干缩影响很大。砂浆的干缩随水灰比增大而增大,这种影响在水灰比小于0.5时明显,而水灰比大于0.5时不明显。砂浆的干缩随胶砂比增大明显增大。砂浆的干缩随水泥细度(比表面积)提高而增大。粉煤灰替代水泥后可明显减少水泥砂浆的在各龄期的干缩,且水泥砂浆的干缩率随粉煤灰替代量增加线性减少;高掺量粉煤灰水泥的干缩在早期(21 d)就达到稳定值。矿渣微粉替代水泥后对水泥的干缩的影响与粉煤灰类似,但无粉煤灰明显。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第1章研究背景

1.1 研究的依据及意义

1.2 水泥混凝土干缩机理

1.2.1 C-S-H 凝胶的组成与结构

1.2.2 水泥石中的孔

1.2.3 水泥石中的水

1.2.4 干缩机理

1.3 影响水泥混凝土结构干缩、开裂的因素及干缩补偿

1.3.1 影响水泥混凝土结构干缩、开裂的因素

1.3.2 干缩补偿

1.4 水泥胶砂干缩试验方法

1.5 本章小结

第2章研究思路与方法

2.1 研究思路

2.2 试验用主要原材料

2.3 主要测试方法

第3章水泥砂浆干缩试验方法的确定

3.1 目前常用水泥胶砂干缩试验方法存在问题

3.2 两种方法实验结果与讨论

3.2.1 两种方法测得的各水泥的砂浆的干缩曲线及其相关性分析

3.2.2 两种方法测得的水泥的28 d 干缩率与水泥早期强度（3 d）的关系

3.3 改进法测得的水泥砂浆干缩率与相应的混凝土干缩率之间的相关性

3.4 关于水泥砂浆干缩试验方法的描述

3.5 本章小结

第4章影响水泥干缩的主要因素研究

4.1 水泥石基体参数对水泥砂浆干缩的影响

4.1.1 水灰比的影响

4.1.2 胶砂比的影响

4.1.3 水泥细度的影响

4.1.4 矿物掺合料的影响

4.1.5 水泥品种及水泥标号的影响

4.1.6 外加剂的影响

4.2 环境条件对水泥砂浆干缩的影响

4.2.1 方法说明

4.2.2 结果与分析

4.3 本章小结

第5章高C_3S水泥系统的强度、干缩动力学及干缩过程--矿物组成对水泥性能的影响

5.1 水泥的强度及其它物理性能

5.2 干缩性能--矿物组成对水泥干缩性能的影响

5.3 高C_3S水泥砂浆干缩动力学及水泥石干燥初期的收缩过程

5.4 本章小结

第6章水泥石的结构、组成与干缩性能的关系

6.1 干缩（可逆、不可逆及总干缩）

6.2 干燥前（后）水泥石的结构、组成

6.2.1 水化产物的数量、结构及性质

6.2.2 水泥石的孔结构分布

6.3 结构、组成与干缩的关系

6.4 减小水泥基材料干缩（开裂）的措施

6.5 本章小结

第7章结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文

致谢

发布时间: 2007-03-22

高性能水泥干缩的测试方法及机理研究

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