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复合水泥基材料水化性能与浆体微观结构稳定性

作　者: 李响
导　师: 阎培渝
学　校: 清华大学
专　业: 土木工程
关键词: 水泥粉煤灰水化程度微观结构稳定性
分类号: TU528
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

使用含有矿物掺合料的水泥基材料配制混凝土可综合利用工业固体废渣,改善混凝土性能,含有矿物掺合料的复合水泥基材料的稳定性与耐久性一直受到科学界和工程界的广泛关注。本文对掺有不同比例粉煤灰的复合水泥基材料的水化性能和浆体微观结构进行研究,主要研究内容和结论如下:（1）粉煤灰的掺入降低了复合水泥基材料的总水化程度,粉煤灰掺量越大,粉煤灰自身的反应程度越低,但水泥的水化程度越高;高温养护对早期复合水泥基材料总水化程度以及粉煤灰的反应程度均有显著的提高作用,但却阻碍了后期复合水泥基材料总水化程度的进一步提升;利用化学结合水量来相对比较复合水泥基材料中水泥的水化程度是可行的,与基于化学结合水量的评定方法相比,基于Ca（OH）₂含量的评定方法能更精确和直观地表征复合水泥基材料中水泥的水化程度。（2）粉煤灰的掺入使得复合胶凝材料中水泥的相对比例下降,导致硬化浆体中Ca（OH）₂的含量降低;复合水泥基材料硬化浆体孔溶液的碱度有所降低,并随龄期缓慢下降,到360 d时基本达到稳定,所有样品的碱度（pH值）都能维持在12以上。粉煤灰掺入后,复合水泥基材料硬化浆体的早期微观结构较为疏松,随着龄期的延长,粉煤灰掺量较为适宜（35%）的样品的硬化浆体微观结构明显改善,360 d时孔结构的特征参数几乎与纯水泥浆体一致。复合水泥基材料硬化浆体经受高温养护后,其早期微观结构得到显著改善。（3）复合水泥基材料硬化浆体遭受软水溶蚀后,表现出一定程度的质量损失和微观结构劣化,但粉煤灰的适量掺入（20%）可以延缓硬化浆体微观结构出现劣化的趋势。在各溶蚀龄期,复合水泥基材料硬化浆体中的Ca（OH）₂都明显存在,C-S-H凝胶未出现大量分解的迹象,复合水泥基材料硬化浆体微观结构的稳定性在经受180 d的软水溶蚀后并未遭到严重破坏。（4）当粉煤灰的掺量不超过65%时,复合水泥基材料几乎不会出现“贫钙”。Ca（OH）₂含量的适量减少不会影响复合水泥基材料水化产物与浆体微观结构的稳定性。粉煤灰掺量、水胶比、养护龄期、养护温度、服役环境是影响复合水泥基材料水化产物与浆体微观结构稳定性的几个主要因素。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-35
  1.1 研究背景  10-13
  1.2 复合水泥基材料水化性能研究进展  13-21
    1.2.1 水化产物组成与形貌  13-15
    1.2.2 C-S-H 凝胶的钙硅比  15-16
    1.2.3 硬化浆体孔结构和孔溶液碱度  16-18
    1.2.4 水化反应动力学  18-21
  1.3 测试手段与表征方法研究进展  21-29
    1.3.1 复合水泥基材料水化程度  21-25
    1.3.2 孔溶液碱度  25-27
    1.3.3 C-S-H 凝胶含量及钙硅比  27-29
  1.4 复合水泥基材料微观结构稳定性研究进展  29-32
    1.4.1 大掺量粉煤灰混凝土中的“贫钙”现象  29-30
    1.4.2 养护与服役环境对复合水泥基材料微观结构稳定性的影响  30-32
  1.5 存在问题  32-33
  1.6 研究思路与内容  33-35
第2章复合水泥基材料水化过程与反应程度  35-54
  2.1 概述  35
  2.2 实验  35-38
    2.2.1 原材料与配合比  35-37
    2.2.2 试样制备与测试方法  37-38
  2.3 复合水泥基材料水化过程  38-43
    2.3.1 水化热  38-41
    2.3.2 化学结合水量  41-43
  2.4 粉煤灰的反应程度  43-46
  2.5 复合水泥基材料中水泥的水化程度  46-53
    2.5.1 等效化学结合水量法  46-47
    2.5.2 考虑火山灰反应的等效化学结合水量法  47-49
    2.5.3 一种基于氢氧化钙含量的新方法  49-53
  2.6 小结  53-54
第3章复合水泥基材料水化产物与微观结构  54-82
  3.1 概述  54
  3.2 实验  54
  3.3 水化产物  54-60
  3.4 孔结构  60-67
  3.5 微观形貌与C-S-H 凝胶钙硅比  67-81
  3.6 小结  81-82
第4章复合水泥基材料硬化浆体孔溶液碱度  82-94
  4.1 概述  82-83
  4.2 测试方法与试验参数的选择  83-87
  4.3 基于取出溶出法的孔溶液碱度时变规律  87-90
  4.4 胶凝材料体系对孔溶液碱度的影响  90-92
  4.5 小结  92-94
第5章软水溶蚀对复合水泥基材料硬化浆体微观结构稳定性的影响  94-106
  5.1 概述  94-95
  5.2 质量损失  95-96
  5.3 孔结构  96-97
  5.4 水化产物  97-99
  5.5 微观形貌与C-S-H 凝胶钙硅比  99-104
  5.6 小结  104-106
第6章粉煤灰若干问题讨论  106-113
  6.1 强度与活性  106-108
  6.2 关于“贫钙”与稳定性的讨论  108-111
    6.2.1 发生“贫钙”的可能性  108
    6.2.2 Ca(OH)_2 含量与稳定性的关系  108-109
    6.2.3 稳定性的影响因素  109-111
  6.3 对于粉煤灰的使用建议  111-113
第7章结论与展望  113-116
  7.1 研究总结  113-114
  7.2 需要进一步开展的工作  114-116
参考文献  116-124
致谢  124-126
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  126-127

复合水泥基材料水化性能与浆体微观结构稳定性

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