碱激发矿渣水泥抗海水侵蚀性能的研究

论文摘要

研究碱激发矿渣水泥抗海水侵蚀性能,对于扩大碱激发矿渣水泥的利用范围、探索提高海工混凝土耐久性的新途径具有重要意义。论文在优化影响碱激发矿渣水泥强度各因素作用的基础上,配制出高强度的碱激发矿渣水泥;通过浸烘循环和长期浸泡,模拟研究这种材料在干湿交替和海水长期浸没环境下的抗海水侵蚀性能,并和普通硅酸盐水泥的抗海水侵蚀性能做了对比。在此基础上,研究粉煤灰和钢渣等矿物掺合料的引入对碱激发矿渣水泥力学性能和抗海水侵蚀性能的影响。借助XRD、SEM和能谱分析等手段研究了碱激发矿渣水泥抗海水侵蚀的机理。结果表明:在水玻璃模数为0.8～1.6、掺量为10%～20%时,碱激发矿渣水泥28天抗折强度基本上达到5.5～8.5MPa,抗压强度基本上能达到70～100MPa。在水玻璃模数为1.2、掺量为16%左右时强度最高;但在水玻璃模数较小、掺量较小时,仍能获得较高的强度。降低碱激发矿渣水泥的水灰比,其强度增加,且发展变快。掺入粉煤灰或钢渣,碱激发矿渣水泥的强度有所下降;但掺量在20%以内时,强度下降幅度不大,仍能达到52.5的强度等级。在5倍浓度人工海水的浸烘循环侵蚀下,硅酸盐水泥砂浆表面很快就发生剥落并产生较大裂纹,而碱激发矿渣水泥表面剥落很少,在循环70天时仍能保持试块完整;普通水泥试块在循环70天时抗折、抗压强度都下降了50%左右,而同时碱激发矿渣水泥的抗折强度有所增长,抗压强度也基本和初始强度持平,仍能达到普通水泥52.5的强度等级;碱激发矿渣水泥的抗蚀系数远大于硅酸盐水泥。掺入20%的粉煤灰或钢渣后,碱激发矿渣水泥的抗海水侵蚀性提高。通过XRD测试发现,碱激发矿渣水泥在海水侵蚀后,试块内生成了NaCl结晶,而没有其他侵蚀产物。在海水浸泡6个月后,碱激发矿渣水泥及其掺粉煤灰或钢渣后的抗折强度大幅度提高,抗压强度也有小幅提高。碱激发矿渣水泥致密的结构、优良的孔结构和稳定的水化产物是其抗海水侵蚀性能优良的原因。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 碱激发矿渣水泥的特性及应用
• 1.1.1 矿渣的来源及应用
• 1.1.2 碱激发矿渣水泥的优势及利用现状
• 1.2 海水对普通硅酸盐水泥的侵蚀机理
• 1.2.1 海水成分
• 1.2.2 海水对普通硅酸盐水泥的侵蚀机理
• 1.3 国内外对碱激发矿渣水泥海水侵蚀的研究现状
• 4^2-和Mg²⁺侵蚀'>1.3.1 SO₄^2-和Mg²⁺侵蚀
• -侵蚀'>1.3.2 Cl^-侵蚀
• 1.3.3 海水侵蚀
• 1.4 课题研究的目的及意义
• 1.5 课题研究内容
• 1.6 研究方法与技术路线
• 1.6.1 研究方法
• 1.6.2 技术路线
• 2 试验原料及方法
• 2.1 试验原料
• 2.1.1 矿渣
• 2.1.2 粉煤灰
• 2.1.3 钢渣
• 2.1.5 硅灰
• 2.1.6 石膏
• 2.1.7 水泥熟料
• 2.1.8 化学试剂
• 2.1.9 标准砂
• 2.1.10 拌合水
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 密度的检测
• 2.2.2 比表面积的检测
• 2.2.3 粒度分布的检测
• 2.2.4 化学成分的检测
• 2.2.5 矿物成分检测
• 2.2.6 砂浆与净浆试块的制备与强度检测
• 2.2.7 浸烘循环抗海水侵蚀试验方法
• 2.2.8 长期浸泡抗海水侵蚀试验方法
• 2.2.9 SEM及能谱分析
• 3 碱激发矿渣水泥强度的影响因素研究
• 3.1 水玻璃模数及掺量
• 3.1.1 水玻璃模数
• 3.1.2 水玻璃掺量
• 3.2 水灰比
• 3.3 掺合料
• 3.3.1 粉煤灰
• 3.3.2 钢渣
• 3.3.3 硅灰
• 3.4 本章小结
• 4 碱激发矿渣水泥浸烘循环下抗海水侵蚀试验
• 4.1 试验配比
• 4.2 宏观形貌
• 4.3 强度
• 4.3.1 抗折强度
• 4.3.2 抗压强度
• 4.4 吸水率
• 4.5 质量变化
• 4.6 XRD分析
• 4.7 SEM及能谱分析
• 4.7.1 硅酸盐水泥
• 4.7.2 碱激发矿渣水泥
• 4.7.3 碱激发矿渣-粉煤灰水泥
• 4.7.4 碱激发矿渣-钢渣水泥
• 4.8 碱激发矿渣水泥抗海水侵蚀机理分析
• 4.9 本章小结
• 5 碱激发矿渣水泥长期浸泡下抗海水侵蚀试验
• 5.1 试验配比
• 5.2 质量变化
• 5.3 强度
• 5.3.1 抗折强度
• 5.3.2 抗压强度
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录：硕士在读阶段发表论文情况