凝灰岩石粉和凝灰岩机制砂活性粉末混凝土力学性能研究

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现今机制砂是替代天然砂的主力砂源,得到了大规模的应用。在生产凝灰岩机制砂过程中,不可避免地产生副产品凝灰岩石粉,其产量巨大、资源化利用率极低,导致大量土地资源占用,且对环境有潜在污染。活性粉末混凝土(RPC)是一种性能优异的水泥基复合材料,但其制备成本较高。如果能将凝灰岩石粉和凝灰岩机制砂用于配制RPC,不仅可以降低RPC的成本,还有良好的环保效益。鉴于此,本文通过试验研究了掺凝灰岩石粉RPC(TP-RPC)和掺凝灰岩机制砂的凝灰岩石粉RPC(TMSTP18-RPC)的力学性能变化规律,并采用微观测试手段对其微观结构进行分析,研究其力学性能的变化机理。基于工程应用的考虑,通过试验确定了TP-RPC的凝灰岩石粉最宜掺量,并通过正交试验优化了掺入18%凝灰岩石粉的RPC(TP18-RPC)配合比和养护工艺。主要结论如下:(1)掺入凝灰岩石粉后对RPC的力学性能有不利影响,逐渐增大凝灰岩石粉掺量,TP-RPC的抗压强度和抗折强度均不断降低。凝灰岩石粉掺量在18%以内配制的TP-RPC的抗压强度和抗折强度均能达到力学性能等级RPC100的指标要求。(2)掺入凝灰岩石粉后对RPC的微观形貌有较大影响,有新形态的水化产物生成。凝灰岩石粉掺量在12%以内有助于TP-RPC微观结构界面过渡区密实,凝灰岩石粉掺量超过12%后,TP-RPC的界面区密实程度和水化反应程度不断降低,凝灰岩石粉掺量超过18%后,界面过渡区非常松散,出现严重的团聚效应,匀质性明显降低。(3)掺入凝灰岩石粉后能够改善了RPC的孔隙结构,随着凝灰岩石粉掺量增加,TP-RPC的孔隙体积和孔隙率均呈现先降低后升高的趋势,其中12%的替代率是凝灰岩石粉掺量的峰值,RPC的孔隙率最低,多害级孔占比明显减少。(4)掺入凝灰岩机制砂替代石英砂配制TP18-RPC,TMSTP18-RPC的抗压强度和抗折强度的上升或者下降趋势不明显,仅仅在一个范围内上下波动,TMSTP18-RPC的微观结构界面过渡区的微观形貌未见明显差别,对TMSTP18-RPC的总孔隙率、孔体积和孔径分布的影响也不明显。
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