矿物掺合料微细集料效应和形态效应的研究

作     者：陈杨升 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴笑梅

授予年度：2011年

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0813[工学-建筑学] 

主      题：矿物掺合料 微细集料效应 形态效应 颗粒分布 外加剂适应性 胶砂流动度 工作性能 

摘      要：矿物掺合料由于其独特的微细集料效应、形态效应及化学活性效应,能改善混凝土的多项性能及有效降低生产成本,在混凝土配制技术中发挥着其他组成材料难以替代的作用。近年来随着预拌混凝土的日益普及,粉煤灰、矿渣粉等矿物掺合料的使用已经非常普遍,而因地域的差异,矿渣粉、粉煤灰等矿物掺合料资源分布不均,对于Ⅰ级粉煤灰、S95等级的矿渣粉这些优质的矿物掺合料在预拌混凝土用量较多的大中城市更是供不应求,导致各种各样的废渣磨细后都成为“粉煤灰掺合料进入预拌混凝土的原材料市场。由于现有的矿物掺合料的国家标准中,对粉煤灰的细度要求中只有个45um的筛余要求,而矿渣的比表面积要求为大于350m2/kg,这些指标不能有效指导矿物掺合料的微细集料效应的发挥,起到使混凝土致密化的作用。因此本文通过系统地研究矿物掺合料的微细集料效应及形态效应,对研发优质的矿物掺合料提供理论指导依据。 在矿物掺合料微细集料效应的研究中,矿物掺合料的均匀性系数和胶凝材料的实测的松堆积密实度有良好的相关性,均匀性系数越小,颗粒分布越靠近Fuller曲线,堆积密实度越大,均匀性系数的大小能体现颗粒的堆积密实程度;将不同细度的石灰石粉分别取代30%水泥,进行外加剂适应性、净浆流变性能、混凝土工作性能实验,结果表明:采用水泥外加剂适应性实验能有效评价矿物掺合料的微细集料效应的差异,对于水泥的饱和点掺量,与水泥的比表面积联系较大,而对于Marsh时间,则与均匀性系数的联系较紧密;可通过掺入低比表面积(在400 m2/kg左右)且颗粒分布宽的石灰石粉来减少减水剂用量,当要求混凝土的流动性能好时,可通过掺入高比表面积(大于1000 m2/kg)且颗粒分布宽的石灰石粉来调节流动性,增加扩展度。 在形态效应的研究中,通过对比相近颗粒分布的石灰石粉和粉煤灰作为掺合料对水泥与外加剂适应性、胶砂流动度和混凝土工作性能的影响,结果表明:采用胶砂流动度和混凝土工作性能实验能较好的体现矿物掺合料的形态效应差异,在其微细集料效应相近的情况下,矿物掺合料的形态效应对混凝土的扩展度影响更大,而且在W/B越大,形态效应对混凝土的扩展度的影响越大;同时对比不同细度的原状粉煤灰与细磨粉煤灰对胶砂流动度的影响,结果表明:颗粒较粗的原状灰经过粉磨(细磨粉煤灰的比表面积400 m/kg)后,其原有的较大的球形玻珠有所破坏,同时会将粘连体中的细小玻珠释放出来,有利于提高粉煤灰的微细集料效应和形态效应。