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原文传递复合水泥净浆化学收缩影响因素研究

论文题名：	复合水泥净浆化学收缩影响因素研究
关键词：	水泥净浆;化学收缩;堆积密度;养护温度
摘要：	继矿物掺合材与外加剂双掺技术日趋成熟后，混凝土又引入纳米级超细组分，其早期体积变形是现代混凝土材料的关键性基础问题之一，而化学收缩行为无疑更加复杂。本文以水泥净浆的化学收缩为主题，采用ASTMC1608实验方法（恒温水浴环境密闭小容器绝对体积法），系统研究复合水泥净浆化学收缩的影响因素，包括:水泥品种及细度、水胶比、矿物掺合材、外加剂、纳米材料以及养护温度等。主要结论如下: 　　 1、水泥熟料含量对水泥净浆化学收缩值起决定性作用。在四种矿物熟料成分中，C3A收缩最大，C2S早期反应较慢，所引起的早期化学收缩相应较小。细度越大，水泥颗粒早期水化越快，引起早期化学收缩值越大。　　 2、水泥净浆化学收缩随着水灰比/水胶比增大而增大，如水灰比为0.38水泥浆7d化学收缩值较0.26水灰比的增加48％。不同水胶比复合水泥浆早期化学收缩差异非常显著。　　 3、采用粉煤灰、矿渣、硅粉和石膏，按不同比例等质量取代水泥，制备复合水泥净浆，研究矿物掺合材对其化学收缩的影响: 　　 (1)粉煤灰由于其微集料密实填充作用，对早期化学收缩表现出极强的抑制效果。掺加45％Ⅰ级粉煤灰3d收缩值较水泥净浆收缩值减小41％;而粉煤灰后期参与二次水化，对化学收缩抑制作用显著减小。掺加Ⅱ级粉煤灰复合水泥浆对早期收缩的抑制效果明显小于Ⅰ级粉煤灰。　　 (2)硅粉的加入使复合水泥浆早期化学收缩值较水泥净浆略有增加，且随着掺量增大，收缩值增大。如:硅粉掺量为12％时，3d化学收缩值较水泥净浆增长12％。而掺8％纳米SiO2复合水泥浆28d化学收缩值较水泥净浆降低19％。显然，掺纳米SiO2复合水泥浆后期化学收缩增长速度明显降低。　　 (3)矿渣复合水泥浆早期化学收缩值较水泥净浆显著减小，且收缩值随着矿渣掺量的增大而减小。掺45％矿渣复合水泥浆3d化学收缩值比同水灰比净浆收缩值减少53％。随着龄期增长，矿渣参与水化反应，抑制收缩的作用逐渐减缓。　　 (4)粉煤灰与脱硫石膏复掺时，粉煤灰在30％掺量不变的条件下，石膏掺量越大，化学收缩值越小，这与石膏在水泥水化过程中结晶自膨胀有关。采用Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰与脱硫石膏复掺，3d化学收缩值较水泥净浆分别减小11％和37％。　　 (5)粉煤灰与矿渣复掺复合水泥浆早期化学收缩较水泥净浆明显降低，复掺比例在一定范围内波动对收缩值的影响不显著。如:25％粉煤灰和15％矿渣复合水泥浆3d化学收缩较水泥净浆降低超过35％，中后期化学收缩增长速率加快，至28d收缩值达3.15ml/100g。　　 4、采用三种纳米材料:活性材料纳米SiO2、功能型材料纳米TiO2、惰性材料纳米CaCO3。在同掺量同水胶比条件下，掺不同纳米材料复合水泥浆化学收缩值排序为:SiO2＞TiO2＞CaCO3。其中，低掺量(1-3％)纳米SiO2增加化学收缩，且收缩值随着掺量增加而增长。高掺量(4-8％)SiO2对中后期化学收缩有明显抑制作用。纳米材料与矿物掺合材复掺能显著降低化学收缩值，如在粉煤灰和矿渣双掺体系中掺5％纳米CaCO3，复合水泥浆3d收缩值较同龄期水泥净浆减少46％，较未掺纳米材料粉煤灰和矿渣复合水泥浆减小11％。这与纳米材料的掺入使得复合粉体形成更紧密堆积状态纳米效应有关。　　 5、在实验采用的外加剂及其掺量范围内，缓凝剂掺量为0.15％水泥浆3d化学收缩较水泥净浆减少63％，这说明掺缓凝剂水泥浆早期化学收缩发展缓慢，中后期化学收缩发展迅速，甚至超过水泥净浆;萘系减水剂由于含膨胀剂成分，导致早期出现细微膨胀现象，且整个龄期内收缩值都非常小。引气剂与早强剂在常用掺量范围内对化学收缩值影响不显著。　　 6、养护温度显著影响水化速率，进而显著影响水泥浆体的化学收缩。较高温度养护条件下，水泥净浆早期化学收缩增长迅速。40℃恒温水浴环境养护与15℃养护相比，水泥浆早期(7d前)化学收缩值增长超过50％，后期(7-28d)不同养护温度引起的差异减小。　　此外，本文通过自创等效堆积密度及流动度实验，探索不同粒度分布干态复合粉体颗粒堆积状态及其对填充水和吸附水的影响，进而分析颗粒堆积对水泥净浆化学收缩的影响，得出初步结论。
作者：	周文芳
专业：	道路与铁道工程
导师：	陈瑜
授予学位：	硕士
授予学位单位：	长沙理工大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文