锂渣高性能混凝土收缩与抗裂性能研究

论文摘要

以工业废渣为主的矿物掺合料是高性能混凝土的主要组分之一。我国主要的矿物掺合料有粉煤灰、粒化高炉矿渣微粉和硅粉,利用这些废渣不仅可以减少混凝土中水泥的用量,也改善了混凝土与环境的协调性。本课题主要以磨细锂渣粉(以下简称锂渣)作为混凝土的矿物掺合料,与水泥共同作为胶凝材料配制高性能混凝土。锂渣具有优异的可磨性,但市场上供应的锂渣细度较粗(比表面积在300～400m2/kg),使其效能的充分发挥作为优质掺合料使用受到质疑,故分析不同细度锂渣配制的混凝土抗压强度以及对其混凝土早期抗裂性能的影响,以此来分选锂渣最优细度。试验研究了锂渣对混凝土力学性能、工作性、耐久性和抗裂性影响,且通过平板法开裂试验研究了锂渣对混凝土塑性收缩、自收缩裂缝的影响,应用分形理论测量并计算锂渣混凝土裂缝的分形维数；并测试后期混凝土的干缩率,研究锂渣对混凝土干燥收缩影响。为了分析锂渣对混凝土各性能的作用机理,阐明锂渣高性能混凝土微观特征对其宏观性能影响,取部分试件对其电镜扫描分析。试验结果表明：(1)在试验细度范围内,锂渣混凝土强度随锂渣细度增大而增大,当其比表面积超过950m2/kg时后期增长趋势减缓。但是锂渣早期抗裂性能随细度增大而下降,当达到950m2/kg时,其开裂程度急剧增加。故试验选取770m2/kg细度锂渣。(2)锂渣掺量在15%时其混凝土抗压强度达到最大值,当超过该值时抗压强度增长呈下降的趋势,抗折强度和28d劈裂强度也存在类似的规律。通过方差分析可得水胶比和掺量对混凝土抗压强度影响都是特别显著。锂渣高性能混凝土3d和28d抗折强度均超过了基准混凝土,故锂渣高性能混凝土在抗裂性能方面具有一定的优势。(3)锂渣掺量在20～25%时混凝土早期抗裂效果较好。随着锂渣掺量的提高混凝土的初凝时间有所推后,而混凝土的开裂时间与其初凝时间密切相关,故其开裂时间亦有所推后。锂渣掺量在0～20%之间变化,混凝土裂缝总长度以及总开裂面积随着锂渣掺量增加而减少；锂渣掺量在0～25%之间变化,混凝土最大裂宽随着锂渣掺量增加而减少；锂渣掺量对开裂条数影响不明显。锂渣混凝土随着水胶比的降低,裂缝的分形维数增加,分形维数的增长趋势愈显著,混凝土早期抗裂性能越差。同时,试验证明掺锂渣对混凝土的干缩率较影响较小。(4)通过SEM分析可知：锂渣抗裂机理主要表现在以下两个方面：首先,锂渣中的SO3在碱性环境中与活性Al2O3或CA3反应生成钙矾石,其微膨胀性可以补偿混凝土的收缩,起到防裂作用,其次,在混凝土中掺入锂渣后可显著改善界面过渡区的性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 高性能混凝土的研究与发展
• 1.2 高性能混凝土面临的技术难题
• 1.3 高性能混凝土体积稳定性特点
• 1.4 锂渣的性能及国内外研究现状
• 1.5 课题研究的目的和意义
• 1.6 课题研究的内容
• 第2章 原材料及试验方法
• 2.1 试验原材料
• 2.2 试验方法
• 第3章 锂渣细度的选择
• 3.1 锂渣在不同细度下的显微形貌
• 3.2 锂渣细度对混凝土强度的影响
• 3.3 锂渣细度对混凝土早期抗裂性能影响
• 3.4 本章小节
• 第4章 锂渣高性能混凝土力学性能研究
• 4.1 混凝土力学性能及其影响因素
• 4.2 锂渣高性能混凝土试验设计
• 4.3 锂渣高性能混凝土试验结果及分析
• 4.4 本章小节
• 第5章 锂渣对混凝土收缩与抗裂性能影响及机理分析
• 5.1 混凝土收缩机理
• 5.2 混凝土的收缩与开裂的关系
• 5.3 锂渣高性能混凝土早期收缩与开裂研究
• 5.4 混凝土裂缝分形评价
• 5.5 干燥收缩试验
• 5.6 微观分析
• 5.7 本章小节
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历