大掺量超细粉煤灰水泥复合胶凝材料蒸养热损伤机理研究

摘要

装配式的新型建造方式是实现我国建筑业转型升级的最有效的途径，而蒸养预制混凝土构件是装配式建造方式的关键部分。然而，蒸汽热养护易导致混凝土产生水化产物不均、结晶粗大、孔隙粗糙等微结构缺陷，不利于混凝土制品的高性能化及长期耐久性。因此，研究大掺量超细粉煤灰水泥复合胶凝材料蒸养热损伤机理对促进装配式建筑的发展具有重要意义。 本论文依托湖北省技术创新专项“基于纳微粒子-功能高分子耦合作用装配式构件绿色制备技术”（2018AAA002），对大掺量超细粉煤灰水泥蒸养体系展开系统研究，主要研究结果如下： （1）在现有装配式构件常用蒸养制度下，研究不同粒径及不同掺量粉煤灰对胶凝体系水化、力学性能及微结构影响规律，探讨大掺量超细粉煤灰对蒸养水泥基材料的性能提升。 蒸汽养护后，随粉煤灰掺量的增加，水泥石孔隙增多，多害孔的含量逐渐增加，且掺超细粉煤灰的水泥砂浆抗压强度随掺量先增加后减小；随粉煤灰细度的降低，粉煤灰消耗量增多，嵌入水泥石内的破碎粉煤灰颗粒表面“溶蚀”现象更加明显，有害孔及多害孔的含量逐渐减少，结构更致密，抗压强度升高，在蒸养早强的前提下，超细粉煤灰（D50=2.6μm）掺量可达30%，超过纯水泥体系的抗压强度。（2）探讨不同热养护制度对大掺量超细粉煤灰水泥体系水化及微结构影响规律。 蒸养后水泥砂浆抗压强度均比标准养护条件高，蒸养有助于提高超细粉煤灰的早期火山灰反应，消耗更多的Ca(OH)2，蒸养过程中高温抑制了钙矾石生长；蒸养提高了水泥及粉煤灰水化反应程度，生成更多水化产物，水泥石中孔隙出现双峰形式的纳微孔结构。 （3）优选养护制度，为降低体系蒸养热损伤效应提供理论支持。 延长恒温养护时间、提高恒温温度对超细粉煤灰早期火山灰反应有利，早期恒温养护时间过长，对体系水化反应在后期发展不利；在40℃条件下恒温养护10h，可以得到更高的早期抗压强度；在60℃条件下恒温养护4h，可以得到更高的后期抗压强度；对于大掺量超细粉煤灰水泥复合胶凝材料体系，较理想的蒸汽养护制度为：温度20±3℃下静停2h，升温2h，升温速率20℃/h，恒温4h，恒温温度60±5℃，降温2h，降温速率20℃/h，蒸养时间8小时。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状综述

1.2.1 蒸养预制混凝土构件的研究现状

1.2.2 粉煤灰及粉煤灰水泥复合胶凝材料研究现状

1.2.3 蒸养对粉煤灰水泥复合胶凝材料的影响研究现状

1.3 主要研究目标和研究内容

1.3.1 主要研究目标

1.3.2 主要研究内容

第2章 原材料及试验方法

2.1 主要原材料及性质

2.1.1 水泥

2.1.2 粉煤灰

2.1.3 外加剂

2.1.4 拌和用水

2.2 仪器设备

2.3 试验方法

2.3.1 水泥砂浆配合比

2.3.2 水泥试块成型与养护

2.3.3 水泥力学性能测试

2.3.4 水泥微观性能测试

第3章热养护对超细粉煤灰水泥体系的水化进程的影响

3.1 XRD分析

3.1.1 不同FA掺量情况下XRD分析

3.1.2 不同FA细度情况下XRD分析

3.2 TG-DTG分析

3.2.1 不同FA掺量情况下的TG-DTG分析

3.2.2 不同FA细度情况下的TG-DTG分析

3.3 NMR分析

3.3.1 不同FA掺量情况下的NMR分析

3.3.2 不同FA细度情况下的NMR分析

3.4 本章小结

第4章热养护对超细粉煤灰水泥体系的力学性能及微观结构的影响

4.1 力学性能

4.1.1 FA掺量对力学性能的影响

4.1.2 FA细度对力学性能的影响

4.2 微观形貌分析

4.2.1 掺FA0粉煤灰蒸养水泥体系的微观形貌分析

4.2.2 掺FA1粉煤灰蒸养水泥体系的微观形貌分析

4.3 孔结构分析

4.3.1 不同FA掺量情况下的孔结构分析

4.3.2 不同FA细度情况下的孔结构分析

4.4 本章小结

第5章不同热养护制度下超细粉煤灰水泥热损伤分析

5.1 不同热养护制度对力学性能的影响

5.2不同热养护制度情况下的XRD分析

5.3 不同热养护制度情况下的TG-DTG分析

5.4 不同热养护制度情况下的SEM分析

5.5 不同热养护制度情况下的MIP分析

5.6 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢