煤矸石矿物掺合料对高强混凝土性能影响试验研究

摘要

高效减水剂和优质活性矿物掺合料的掺入，促使混凝土可以在较低水胶比的条件下形成高强度混凝土。而我国优质掺合料资源有限，已经突显出短缺现象，开发新的掺合料迫在眉睫。煤矸石富含硅、铝质成分，经过一定的活化处理后具有一定的活性和微骨料效应，使其制备优质矿物掺合料成为可能。目前对于煤矸石作为矿物掺合料的研究尚不成熟，尤其是对未燃煤矸石的研究更为少见。本文是国家自然科学基金委员会与神华集团有限公司联合资助项目—“煤矸石在水泥和混凝土中资源化利用关键科学问题研究”(U1261122)中的子项目，所有研究成果都是在该基金的资助下完成并取得的，主要研究成果如下:
　　(1)胶砂强度评价表明:粒径≤2.5mm的未燃煤矸石颗粒经过煅烧研磨处理后，按30％取代42.5水泥制备的煅烧煤矸石粉-水泥胶砂强度达到42.91MPa，活性指数高达0.89，优于Ⅰ级粉煤灰，稍逊于S95矿粉;
　　(2)不同品种矿物掺合料复掺的正交试验表明:粉煤灰对于混凝土拌合物工作性改善程度最大;煤矸石掺合料与硅灰复掺时，在有聚羧酸系减水剂配合使用的条件下，同样可以配制出流动性与粉煤灰-硅灰复掺相近的效果;不同种类矿物掺合料对高强混凝土强度的贡献程度为:煅烧煤矸石粉＞自燃煤矸石粉＞Ⅰ级粉煤灰，几种掺合料均对混凝土长期强度有不同程度的提高，其中煅烧煤矸石粉与硅灰复掺对混凝土长期强度的提高贡献最大;
　　(3)C70煅烧煤矸石粉掺合料的单因素对比试验表明:煅烧煤矸石粉掺量对于混凝土拌合物初始坍落度影响较小，拌合物经时损失随掺量增加有递增趋势;煅烧煤矸石粉掺量为10％时混凝土7d强度最高，随着掺量的增大强度有所降低;混凝土28d强度随掺量的递增表现为先升高后降低的趋势，掺量在20％时强度最高;煅烧煤矸石粉掺量在20％以内时，对混凝土56d强度仍有提高作用;煅烧煤矸石粉的掺入能够显著提高混凝土的抗氯离子渗透性能，掺入量在30％以内时，混凝土28d、56d电通量随掺入量递增大幅度下降;煤矸石矿物掺合料混凝土具有极佳抗冻融能力，煅烧煤矸石粉的掺入，能够提高混凝土抗冻融性，经过1500次冻融循环，混凝土表面仍无明显剥蚀脱落现象，质量和动弹性模量损失率都满足规范要求。研究结果表明，单掺煅烧煤矸石粉配制高强混凝土可行。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 煤矸石的简介

1．1．1 煤矸石的来源

1．1．2 煤矸石的组成

1．1．3 煤矸石的危害

1．2 煤矸石的活化途径

1．2．1 煤矸石的热活化

1．2．2 煤矸石的机械活化

1．2．3 煤矸石的化学活化

1．2．4 煤矸石的微波辐照活化

1．3 矿物掺合料的简介

1．3．1 矿物掺合料的发展

1．3．2 矿物掺合料在混凝土中的作用

1．3．3 矿物掺合料对混凝土性能的影响

1．4 主要研究内容与技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 技术路线

2 试验材料、试验方法及试验设备

2．1 试验原材料

2．1．1 煤矸石

2．1．2 其他材料

2．2 试验设计方法

2．2．1 单因素对比试验设计

2．2．2 全试验设计

2．2．3 正交试验设计

2．3 主要试验设备

2．4 试验方法

2．4．1 破碎-研磨试验

2．4．2 煅烧试验

2．4．3 激光粒度分析试验

2．4．4 水泥胶砂强度试验

2．4．5 混凝土拌合物稠度试验

2．4．6 混凝土抗压强度试验

2．4．7 混凝土氯离子渗透试验

2．4．8 混凝土冻融循环试验

3 机械-热力复合活化对未燃煤矸石活性的影响

3．1 引言

3．2 试验方案设计

3．3 试验结果与分析

3．3．1 恒温时间对煅烧煤矸石粉-水泥胶砂强度的影响

3．3．2 煅烧温度及研磨时间对煅烧煤矸石粉-水泥胶砂强度的影响

3．3．3 研磨时间对煅烧煤矸石粉比表面积的影响

3．3．4 几种矿物掺合料活性比较

3．4 本章小结

4 复掺矿物掺合料对C60混凝土工作性及强度影响

4．1 引言

4．2 试验

4．2．1 试验方案设计

4．2．2 试验配合比

4．2．3 试验内容

4．3 试验结果与分析

4．3．1 工作性分析

4．3．2 强度分析

4．3．3 正交试验的极差分析

4．3．4 正交试验的方差分析

4．4 本章小结

5 C70煤矸石矿物掺合料混凝土的配制及性能分析

5．1 引言

5．2 试验

5．2．1 试验方案设计

5．2．2 试验配合比

5．2．3 试验内容

5．3 试验结果与分析

5．3．1 煤矸石掺合料对混凝土工作性影响

5．3．2 煤矸石掺合料对混凝土强度影响

5．3．3 煤矸石掺合料对混凝土抗氯离子渗透影响

5．3．4 煤矸石掺合料对混凝土抗冻融影响

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历

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