硫铝酸盐水泥基高性能混凝土耐久性的研究

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随着城市化的发展,建筑物的高层化和超高层化,大跨度桥梁等各种新型构筑物不断出现,使用高性能混凝土是现代建筑发展的必然趋势。本研究主要采用硫铝酸盐水泥,通过利用活性矿物掺合料与高效减水剂复合效用,配制硫铝酸盐水泥基高性能混凝土,对硫铝酸盐水泥基高性能混凝土力学性能(抗压强度)和耐久性能(抗渗性、抗冻性、抗碳化性)进行研究,制备出对耐久性有不同侧重方向的硫铝酸盐水泥基高性能混凝土,以适应实际工程所处的特定使用环境。 本文研究内容包括:硫铝酸盐水泥基高性能混凝土随水胶比、掺合料种类和掺量、标准养护龄期和引气剂掺量等因素不同,抗压强度等力学性能以及抗渗性、抗冻性和抗碳化性等耐久性能的变化规律;并与相同配合比的普通硅酸盐水泥基高性能混凝土的相应性能进行对比研究;同时结合超细粉的微集料效应和物理化学效应,改善混凝土的界面结构,阐述了掺合料对硫铝酸盐水泥基高性能混凝土微观结构的改善机理。 研究表明:硫铝酸盐水泥基高性能混凝土抗压强度,特别是早期抗压强度,高于普通硅酸盐水泥基高性能混凝土;硫铝酸盐水泥基高性能混凝土抗渗性能、抗冻性能和抗碳化性能都高于普通硅酸盐水泥基高性能混凝土的相关性能;且标准养护龄期越长,其硫铝酸盐水泥基高性能混凝土抗渗性能、抗冻性能和抗碳化性能越高。 掺合料的加入,使硫铝酸盐水泥基高性能混凝土的早期和后期抗压强度都降低,且掺量越高降低越明显;使硫铝酸盐水泥基高性能混凝土的抗渗性能稍微降低,使硫铝酸盐水泥基高性能混凝土的抗冻性能下降比较明显;但使硫铝酸盐水泥基高性能混凝土的抗碳化性能提高,20%的复掺效果最好;这与掺合料对普通硅酸盐水泥基高性能混凝土的相应性能影响的规律恰好相反;另外,掺合料复掺时效果要优于单掺矿渣和单掺粉煤灰,单掺粉煤灰的效果最差。 引气剂的加入,使硫铝酸盐水泥基高性能混凝土的早期和后期抗压强度都降低,且掺量越高降低越明显;使硫铝酸盐水泥基高性能混凝土的抗渗性能和抗碳化性能下降,但变化不大;而使硫铝酸盐水泥基高性能混凝土的抗冻性能大幅提高。 通过对混凝土水化样进行SEM分析、XRD分析和孔结构分析,发现硫铝酸盐水泥基高性能混凝土结构中的水泥-骨料界面结合较普通硅酸盐水泥基混凝土致密,水化产物粒径分布更为均匀,熟料颗粒基本上被水化产物所包裹,结构更为致密。掺合料的掺入,可显著改善胶凝材料颗粒的填充性和凝胶体的孔结构,在减小孔径的同时减少了有害孔的数量,改善了混凝土的内部结构;而引气剂的加入,使混凝土的小孔径数量和总孔隙率增多,混凝土结构的致密度下降。
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