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原文传递隧桥混凝土掺合料的制备及其性能研究

论文题名：	隧桥混凝土掺合料的制备及其性能研究
关键词：	混凝土掺合;长江隧桥工程;渗透性;收缩性;抗侵蚀
摘要：	以上海长江隧桥工程为应用背景，以提高混凝土耐久性和工作性为目的，以降低渗透性、收缩性和抗侵蚀性为研究重点，根据实际生产和资源状况，在分析原材料基本特性的基础上，以矿粉、高钙粉煤灰为主要原材料，以脱硫石膏、煅烧脱硫石膏及元明粉等为改性材料，制备出强度活性水平较高的隧桥混凝土掺合料，系统研究了其对水泥混凝土的凝结时间、流动性、水化过程和硬化体的渗透性、体积稳定性、微观结构、抗腐蚀性等工作性和耐久性的影响。采用脱硫石膏、煅烧脱硫石膏与元明粉作为改性材料显著提高矿渣、高钙灰的水化活性，以20％高钙灰与80％矿粉及一定比例改性材料制备出S95级矿粉活性水平的复合矿物掺合料。开发新型流动性测试评价的方法，分辨出纯矿粉明显改善流动性，脱硫石膏略微降低流动性，元明粉基本不影响流动性。矿物掺合料延缓凝结时间，元明粉促进凝结时间，脱硫石膏对凝结时间作用不显著。开发新型方法比传统方法更准确地反映水泥后期自收缩，由矿粉、高钙灰按照一定比例复合制备的掺合料显著降低塑性阶段的收缩，有可能降低塑性开裂；脱硫石膏、煅烧脱硫石膏和元明粉对早期体积稳定性影响不大。矿物掺合料明显降低第二放热峰并增加了1个第三放热峰，纯矿渣粉的第三放热峰较高，复掺粉煤灰后第三放热峰降低并且出现时间延后，但高钙灰比例过高则使第二放热峰也降低，水化热量显著减少；脱硫石膏或煅烧脱硫石膏延缓了水化反应进程而对总体反应程度影响不大；元明粉促进早期水化反应的作用明显。即适当比例的低活性矿物替代高活性矿物对早期水化程度和初始结构建立影响不大，而脱硫石膏或煅烧脱硫石膏作激发材料能够分散早期的集中放热而对总体水化进程影响不大。矿粉高钙灰替代水泥后的水化产物中CH含量明显降低，实际降低幅度与矿物的水化活性有关，活性过低则由于降低水化程度而使CH降低幅度减少。矿物材料取代50％的水泥使水泥石内部碱度降低不大，粉煤灰降低PH值的作用比矿渣粉更明显，脱硫石膏或煅烧脱硫石膏使PH值降低，但所有降低值不大，不会增加钢筋发生锈蚀的风险；元明分显著增加碱度，可提高钢筋的抗脱钝能力。在无激发材料条件下的硬化体内部PH值主要受可溶出的Ca离子控制；当有外界Na离子引入时，其对PH值的影响最显著，脱硫石膏或煅烧脱硫石膏使S离子浓度提高。脱硫石膏降低孔隙率，采用矿粉及在矿粉中复合适量高钙灰能够减少大孔含量而不影响小孔含量。提出矿物材料对CH的优先吸附理论，认为具有潜活性的矿物材料能够对CH优先吸附，CH晶核首先趋向于生长在矿物颗粒表面，将火山灰反应分为循环发生的两个阶段，第一阶段吸附CH，第二阶段矿物颗粒与CH发生化学反应，矿物活性的差别在于两个阶段吸附和反应能力均不同，矿物颗粒增加CH生长点而细化CH晶体形态。脱硫石膏和煅烧脱硫石膏按照一定比例复合能够显著降低14d以前的早期干燥收缩；50％矿渣及1％元明粉显著提高干燥收缩，采用矿粉与高钙灰的复合掺合料使干燥收缩比纯水泥样降低。开发新型初始开裂时间测试装置，矿粉、高钙灰明显推迟开裂时间，各种激发对抗开裂性能的影响规律不同。双掺矿粉和高钙灰比单掺其中之一更有利于提高砂浆的抗渗性，元明粉对抗渗性无影响，脱硫石膏和煅烧脱硫石膏降低渗透性。矿粉、高钙灰使Cl离子快速渗透实验的通电量大幅度减少，使渗透等级从“中等”减少到“较低”和“极低”的水平，满足海工工程混凝土的抗渗性要求。开发新型自动干湿循环模拟装置和干-湿循环及淡水-海水循环模拟装置，能够更有效地提高研究效率和更准确地模拟在实际工程环境中混凝土所遭受的硫酸盐侵蚀环境。
作者：	朱洪波
专业：	材料学
导师：	王培铭
授予学位：	博士后
授予学位单位：	同济大学
学位年度：	2007
正文语种：	中文