【摘 要】
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磨细火山灰作为矿物掺合料不仅具有环保、经济效益高等优点,还能改善水泥基材料性能。由于物理性质和化学特性的不同使得磨细火山灰呈现不同的火山灰活性,进而在工程应用中表现出较大的宏观性能差异。本文系统研究了磨细火山灰的活性评价方法,提出了可快速、准确评价磨细火山灰活性的修正R~3法,比较了不同活化方法对磨细火山灰的活性激发效果,并探究其对磨细火山灰-水泥复合体系凝结时间、流变性能和体积稳定性的影响,为磨
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磨细火山灰作为矿物掺合料不仅具有环保、经济效益高等优点,还能改善水泥基材料性能。由于物理性质和化学特性的不同使得磨细火山灰呈现不同的火山灰活性,进而在工程应用中表现出较大的宏观性能差异。本文系统研究了磨细火山灰的活性评价方法,提出了可快速、准确评价磨细火山灰活性的修正R~3法,比较了不同活化方法对磨细火山灰的活性激发效果,并探究其对磨细火山灰-水泥复合体系凝结时间、流变性能和体积稳定性的影响,为磨细火山灰-水泥复合胶凝体系的科学研究及其工程应用提供理论依据。取得的主要成果如下:（1）对比研究了六种常见的活性评价方法对磨细火山灰的活性判定结果,发现电导率法适合评价早期的火山灰活性,且磨细火山灰较强的吸附作用会增强其活性表现;火山灰性试验的准确性受限于活性成分缓慢的溶解速度、水泥种类等客观因素以及主观判断;修正Chapelle试验更适合评价低火山灰活性材料;热分析法是一种可快速、准确地评价具有不同活性水平的火山灰质材料的有效方法,但需要昂贵的分析设备。（2）提出了修正R~3法,该方法可有效模拟复合体系的水化环境并与强度活性指数有很好的相关性。为保证早期钙矾石的生成、提高火山灰活性并促进火山灰反应的发生,调整硫酸盐和碱混合溶液的p H范围为13.0～13.3,足量的Ca（OH）2则确保火山灰反应为主要反应。具体配比为1.45g Na2SO4、0.9g Na OH、37.5g Ca（OH）2、12.5g磨细火山灰和60g水。（3）确定了机械和化学活化对磨细火山灰均有较好的激发效果。原状火山灰的45μm方孔筛筛余量为16.45%,强度活性指数为80.4%,表现为合格的火山灰活性。当磨细火山灰的45μm方孔筛余＜10%时,复合胶凝体系的抗压强度可提高10%～20%。11种激发剂中Li2SO4、Na2SO4及TEA的激发效果较好,其中0.5%Li2SO4对复合体系的28d抗压强度提升程度最高,约18%,同时激发剂的掺入会降低复合体系的孔隙率,并细化孔径分布。复合激发剂的掺入不能提高复合体系的强度,甚至会导致后期强度出现倒缩现象;而物理-化学复合激发能够不同程度提高复合体系的各龄期强度。（4）磨细火山灰对水泥浆体具有显著的促凝作用,细度的增加以及激发剂的掺入会进一步促进复合体系的凝结,而复合激发剂则会延长浆体的凝结时间。基于TEA对体系后期强度的提升效应及其与其他激发剂复合时具有良好相容性的原因,正交试验以TEA为基本激发剂,其他三种因素对初凝时间的影响强弱大小为第二激发剂＞细度＞TEA掺量,对终凝时间则是细度＞第二激发剂＞TEA掺量。（5）活化后的磨细火山灰-水泥复合体系的流变行为符合Modified Bingham模型。钠盐激发剂的掺入会增大新拌水泥浆体的屈服应力、塑性粘度以及结构构筑速率,但TEA会延缓复合体系的结构构筑速率。正交实验中三种因素对浆体屈服应力及塑性粘度的影响强弱顺序为:细度＞第二激发剂＞TEA掺量。（6）体积稳定性的试验结果表明:Li2SO4和Na OH的掺入会增大复合体系的干缩率,而Na2SO4对体系干缩起抑制作用,甲酸钙与TEA对体系干缩率影响较小。无机激发剂对早期水化的促进作用降低了复合体系的游离水含量,从而减小其质量损失,而有机激发剂则会增大复合体系的质量损失。图87幅,表21个,参考文献142篇
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