矿渣-粉煤灰基地质聚合物再生混凝土轴压性能试验研究

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1、广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）矿渣-粉煤灰基地质聚合物再生混凝土轴压性能试验研究王翀昊二〇一八年五月分类号：学校代号：11845UDC：密级：学号：2111509007广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）矿渣-粉煤灰基地质聚合物再生混凝土轴压性能试验研究王翀昊指导教师姓名、职称:谢建和教授学科(专业)或领域名称:土木工程学生所属学院:土木与交通工程论文答辩日期:2018年5月25日ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDeg

2、reeofMaster(MasterofEngineeringScience)ExperimentalStudyonAxialCompressivePropertiesofSF-GRACCandidate:ChonghaoWangSupervisor:Prof.JianheXieMay2018SchoolofCivilandTransportationEngineeringGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou,Guangdong,P.R.China,510006摘要摘要

3、随着中国经济建设的蓬勃发展和城镇化建设的加速进行，每年都会产生出大量的建筑废弃物和工业固体废弃物，如废弃混凝土、砖块、矿渣和粉煤灰等。另一方面，我国的水泥用量巨大，但生产水泥会消耗大量的燃煤与电能并排放出温室气体CO2。为此，本研究以发展高性能环保节能的新型混凝土为目标，以废弃混凝土再生粗骨料完全替代天然粗骨料，以碱溶液激发矿渣、粉煤灰的地质聚合物作为胶凝材料完全替代水泥，研制出一种新型绿色的高性能混凝土材料—矿渣-粉煤灰基地质聚合物再生混凝土（SF-GRAC）。通过实施一系列圆柱体试件和立方体试件的单轴压缩试验

4、和抗硫酸盐侵蚀试验，探讨了SF-GRAC的轴压力学性能和抗硫酸盐侵蚀性能；并结合电镜扫描（SEM）试验，分析了SF-GRAC的微观结构，初步探明SF-GRAC的轴压破坏机理。本文的主要研究内容和结论如下：（1）SF-GRAC具有坍落度大、凝结时间短、抗压强度高的特点。其坍落度、初凝、终凝时间均随着矿渣掺量的增大而减小，随着水胶比的减小而减小。抗压强度随着矿渣掺量的增大而增大，随着水胶比的减小而增大。综合考虑工作性能和力学性能，50%矿渣掺量和0.5水胶比是再生粗骨料质量取代率为100%的SF-GRAC最优组合掺量

5、；（2）SF-GRAC的抗压强度、弹性模量和韧度均随着养护温度的升高先逐渐增大而后降低，随着养护时间的延长先逐渐增大而后趋于稳定。随着矿渣掺量的增大，SF-GRAC的抗压强度、弹性模量、泊松比和韧度均呈现出不同程度上的提高。综合考虑各项轴压性能指标，养护温度80℃、养护时间24h为SF-GRAC的最优养护条件；（3）SF-GRAC经硫酸盐干湿循环侵蚀后，其质量耐蚀系数K值随着硫酸盐侵蚀m干湿循环次数的增加呈现出先逐渐增大而后趋于稳定的趋势，其抗压强度耐蚀系数Kf值则随着硫酸盐侵蚀干湿循环次数的增加呈现出先逐渐增大

6、而后降低的趋势；（4）SF-GRAC试件的轴压破坏断裂面更多的贯穿再生粗骨料，较少地出现在再生粗骨料与地质聚合产物凝胶体物质之间的粘结面上。相对于普通硅酸盐水泥混凝土，SF-GRAC的孔洞和裂纹明显减少，同时对强度不利的Ca(OH)2物质和对基体结构有害具有膨胀性的钙矾石物质的含量也显著降低。SF-GRAC其骨料与地质聚合反应凝胶产物的界面过渡区（ITZ）致密连续，二者紧密地结合在一起，且ITZ极少出现孔隙与裂纹；I广东工业大学硕士学位论文（5）结合SF-GRAC的宏观破坏模式与微观结构分析可知，SF-GRAC在

7、轴压荷载的作用下，其破坏通常起裂于强度相对较低的再生粗骨料，然后穿过整个粗骨料本身从而形成贯通裂缝；随着荷载的增大，裂缝沿着再生粗骨料与地质聚合反应产物硅铝酸盐凝胶的界面扩展。关键词：地质聚合物；再生混凝土；矿渣；轴压性能；抗硫酸盐侵蚀性能；微观结构IIAbstractAbstractWiththerapiddevelopmentofchineseeconomicconstructionandtheaccelerationofurbanization,alargenumberofconstructionwaste

8、andindustrialsolidwaste,suchaswasteconcrete,brick,slagandflyash,areproducedeveryyear.Ontheotherhand,chinesecementconsumptionishuge,butcementproductionwillconsumealotofcoalandelectricityan