水泥浆体膨胀性能随纳米氧化镁和矿渣掺量的变化规律

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受困于能源短缺,环境恶化等问题,我国确立了水电优先的发展战略。在水电开发中,水泥基材料仍将发挥重要作用,但是如何解决大体积混凝土易开裂的问题仍旧是难点。针对这一问题,我国开发的轻烧MgO膨胀剂具有水化需水量少、水化产物稳定的优点,适用于补偿大体积混凝土的温降收缩,可以达到简化温控措施,加快施工进度,提高工程效益的目的。但是其不足之处是:现行严苛的安定性检验条件限制了轻烧MgO掺量的提高。也即在这个安定性掺量以内,混凝土的消温降收缩往往还难以被完全抵消。根据目前的研究成果,混凝土的膨胀特性和轻烧MgO的安定性掺量均与其中的方镁石的颗粒尺寸、制备温度和养护条件等有关。故本论文研究了单掺纳米MgO、轻烧MgO以及复掺纳米MgO与轻烧MgO对水泥浆体膨胀性能和抗压强度的影响。  研究结果表明:  (1)在硅酸盐水泥中,纳米MgO、轻烧MgO的最大体积安定性掺量分别约为10%、4%;在掺50%矿渣的硅酸盐水泥中,纳米MgO、轻烧MgO的最大体积安定性掺量约为8%、2%;在复掺2%(3%)轻烧MgO和50%矿渣的硅酸盐水泥中,纳米MgO的最大体积安定性掺量约为6%(0%);在复掺4%(5%)轻烧MgO和50%矿渣的硅酸盐水泥中,其硬化浆体体积安定性不合格。  (2)在40℃水中养护条件下,硅酸盐水泥浆体的膨胀均随MgO(轻烧MgO、纳米MgO)掺量和养护时间的增加而增加,且掺有纳米MgO的浆体的水化膨胀较易稳定。例如,掺8%纳米MgO的浆体膨胀在365d龄期已稳定,而掺6%轻烧MgO的浆体膨胀在365d龄期尚未稳定。  (3)矿渣对掺纳米MgO的硅酸盐水泥浆体的膨胀和水化速率具有抑制作用。  (4)在40℃水中养护条件下,在掺50%矿渣的硅酸盐水泥中单掺纳米MgO时,膨胀较易稳定;单掺轻烧MgO时,膨胀较难稳定;复掺轻烧MgO和纳米MgO时,膨胀趋于稳定的时间居于两者之间。  (5)在40℃水中养护545d条件下,掺纳米MgO(0%~10%)和50%矿渣的硅酸盐水泥净浆试件的孔隙率随纳米MgO掺量的增加而降低,大毛细孔总孔隙率呈现先下降后上升的趋势。  (6)在40℃水中养护条件下,在复掺纳米MgO和轻烧MgO以及50%矿渣的硅酸盐水泥中,保持MgO总掺量不变,逐步增加轻烧MgO掺量可以获得更大膨胀。  (7)在40℃水中养护条件下,在掺有50%矿渣的硅酸盐水泥中单掺纳米MgO时,掺纳米MgO(0%~10%)的水泥浆体的抗压强度不下降;单掺轻烧MgO时,掺轻烧MgO的水泥浆体的抗压强度随掺量增加呈先上升后下降的趋势;复掺轻烧MgO和纳米MgO时,MgO总掺量小于10%且其中轻烧MgO掺量小于5%的情况下,试件的抗压强度不下降。  综上所述,纳米MgO可以用作水泥或混凝土中的新型膨胀材料。复掺轻烧MgO和纳米MgO可以获得比单掺MgO更大更安全的膨胀量,也更具经济效益。
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