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近年来国家大力发展并推广高性能混凝土和超高性能混凝土,其均具有低水胶比的特点。低水胶比混凝土早期自收缩过大导致的开裂问题是影响其推广应用的一个主要问题,内养护剂可以有效减小低水胶比混凝土的自收缩,是解决这一问题的重要手段。
氨碱法制纯碱后的工业废渣碱渣是一种含有大量微小孔隙的多孔粉体,经处理后可制备成内养护剂使用,其主要成分为碳酸钙以及少量硫酸钙;前期研究表明掺入碱渣内养护剂(复掺粉煤灰共同粉磨),可以减小低水胶比混凝土自收缩,但仍存在使混凝土28d抗压强度降低的问题,因此需要进一步优化碱渣内养护剂制备方法和应用方法,以达到在不降低混凝土28d抗压强度的同时,减小混凝土自收缩和降低早期开裂风险。
本文采用南方碱业碱渣,首先对三组不同工艺制备的碱渣内养护剂进行对比试验,制定评定标准,并优选碱渣内养护剂;进而系统研究碱渣内养护剂对水胶比为0.35、0.25的高性能混凝土和水胶比为0.18的超高性能混凝土的力学性能、自收缩变形性能、早期开裂性能的影响,最终得到在不降低混凝土28d抗压强度的情况下,碱渣内养护剂的适宜使用方法。最后对碱渣内养护剂的作用机理进行研究。
本文进行的主要工作和取得的成果如下:
提出碱渣内养护剂的评定标准,并使用优选碱渣内养护剂研究对低水胶比混凝土力学性能、自收缩及早期抗裂性能影响的研究。研究表明,在不会对28d抗压强度产生不利影响,碱渣内养护剂合理使用的前提下,在0.35水胶比的高性能混凝土中,自收缩值3d减小25%左右,约束条件下混凝土拉应力3d降低20%,15d降低15%,改善混凝土抗裂性能;在0.25水胶比的高性能混凝土中,自收缩值3d减小40%左右,约束条件下混凝土拉应力3d降低20%,15d降低20%,改善混凝土抗裂性能;在0.18水胶比下的超高性能混凝土中,自收缩值3d减小40%左右,在受约束条件下,3d才出现开裂,相比对比组8h内出现裂缝,能够显著提升超高性能混凝土抗裂性能。
并对碱渣内养护剂的使用方法进行了总结。对高性能混凝土,碱渣内养护剂优先取代水泥;对超高性能混凝土,碱渣内养护剂优先取代硅灰。碱渣内养护剂掺量以取代胶凝材料总量的5%左右为宜,附加水比例为0~50%为宜,且水胶比越低,附加水比例宜取较高值。
最后分析表明,碱渣内养护剂减小混凝土自收缩的原理:减少了水泥和硅灰的量,从源头上减少了部分自收缩;碱渣中含有硫酸钙,可以与C3A反应生成钙矾石,体积膨胀,抵消部分收缩;碱渣的多孔结构使得内部水分缓慢释放,使得混凝土内部相对湿度下降速率减慢,减小了混凝土自收缩发展的原动力。
氨碱法制纯碱后的工业废渣碱渣是一种含有大量微小孔隙的多孔粉体,经处理后可制备成内养护剂使用,其主要成分为碳酸钙以及少量硫酸钙;前期研究表明掺入碱渣内养护剂(复掺粉煤灰共同粉磨),可以减小低水胶比混凝土自收缩,但仍存在使混凝土28d抗压强度降低的问题,因此需要进一步优化碱渣内养护剂制备方法和应用方法,以达到在不降低混凝土28d抗压强度的同时,减小混凝土自收缩和降低早期开裂风险。
本文采用南方碱业碱渣,首先对三组不同工艺制备的碱渣内养护剂进行对比试验,制定评定标准,并优选碱渣内养护剂;进而系统研究碱渣内养护剂对水胶比为0.35、0.25的高性能混凝土和水胶比为0.18的超高性能混凝土的力学性能、自收缩变形性能、早期开裂性能的影响,最终得到在不降低混凝土28d抗压强度的情况下,碱渣内养护剂的适宜使用方法。最后对碱渣内养护剂的作用机理进行研究。
本文进行的主要工作和取得的成果如下:
提出碱渣内养护剂的评定标准,并使用优选碱渣内养护剂研究对低水胶比混凝土力学性能、自收缩及早期抗裂性能影响的研究。研究表明,在不会对28d抗压强度产生不利影响,碱渣内养护剂合理使用的前提下,在0.35水胶比的高性能混凝土中,自收缩值3d减小25%左右,约束条件下混凝土拉应力3d降低20%,15d降低15%,改善混凝土抗裂性能;在0.25水胶比的高性能混凝土中,自收缩值3d减小40%左右,约束条件下混凝土拉应力3d降低20%,15d降低20%,改善混凝土抗裂性能;在0.18水胶比下的超高性能混凝土中,自收缩值3d减小40%左右,在受约束条件下,3d才出现开裂,相比对比组8h内出现裂缝,能够显著提升超高性能混凝土抗裂性能。
并对碱渣内养护剂的使用方法进行了总结。对高性能混凝土,碱渣内养护剂优先取代水泥;对超高性能混凝土,碱渣内养护剂优先取代硅灰。碱渣内养护剂掺量以取代胶凝材料总量的5%左右为宜,附加水比例为0~50%为宜,且水胶比越低,附加水比例宜取较高值。
最后分析表明,碱渣内养护剂减小混凝土自收缩的原理:减少了水泥和硅灰的量,从源头上减少了部分自收缩;碱渣中含有硫酸钙,可以与C3A反应生成钙矾石,体积膨胀,抵消部分收缩;碱渣的多孔结构使得内部水分缓慢释放,使得混凝土内部相对湿度下降速率减慢,减小了混凝土自收缩发展的原动力。