西南交大土木學(xué)院研究生開題報(bào)告

1、西南交通大學(xué)碩士研究生選題報(bào)告姓 名 劉童超 學(xué)號(hào) 12011174導(dǎo)師姓名 李固華職稱 專 業(yè)纟吉構(gòu)工程研究方向建筑材料題 目石粉細(xì)度對(duì)混凝土堿活性及強(qiáng)度影響2013 年 10 月 24 日開題報(bào)告的內(nèi)容應(yīng)包括（1） 課題的研究意義、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀分析。（2 ） 課題研究目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容、擬解決的關(guān)鍵問題。（3）擬采取的研究方法、技術(shù)路線、試驗(yàn)方案及其可行性 研究。（4）課題的創(chuàng)新性。（5）計(jì)劃進(jìn)度、預(yù)期進(jìn)展和預(yù)期成果。注：（1）開題報(bào)告由各院（系、所、中心）組織實(shí)施，專家組成員由副高以上人員組成，邀請(qǐng)導(dǎo)師和督導(dǎo)組相關(guān)專家參加，導(dǎo)師擔(dān)任組長(zhǎng)。（2）專家組的作用是幫助導(dǎo)師和研究生執(zhí)行選題論證， 論證

2、意見以 “通過”、 “不通過”結(jié)論。通過者按計(jì)劃開展論文工作，不通過者，在半年內(nèi)需 重新開題。一、課題的研究意義、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1、研究意義隨著河沙的越來(lái)越少，混凝土的骨料現(xiàn)大多使用機(jī)制砂，而在破碎骨料的 過程中會(huì)產(chǎn)生大量粒徑小于150um的石粉，現(xiàn)在去掉石粉的方法是用大量的水 沖洗，其產(chǎn)生無(wú)疑對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害并浪費(fèi)了大量原材料和水資源。堿骨料反應(yīng)是骨料與水泥中的自由堿反應(yīng)生成膠凝體，其吸水膨脹引起混 凝土開裂的過程。如今抑制堿活性的方法，大多采用摻入摻合料的方法。而根 據(jù)彭顯曉“最不利粒徑”理論及其實(shí)驗(yàn)結(jié)果，石粉可以抑制堿骨料反應(yīng)。因此，如果能利用骨料石粉來(lái)抑制骨料堿活性的話，該“廢物利用”的

3、過 程必定在工程上具有重大意義?？墒?，抑制堿骨料反應(yīng)的效果跟石粉細(xì)度是否有關(guān)系？是否越細(xì)抑制效果 越好？是否能利用在工程上利用還跟混凝土強(qiáng)度有重大關(guān)系，那么部分石粉代 替水泥之后，是否能使強(qiáng)度維持不變甚至有所提高 ？其和易性是否會(huì)得到改善？ 這些問題前人尚未研究。而這正是課題研究意義所在。2、國(guó)內(nèi)研究的現(xiàn)狀目前，利用石粉來(lái)抑制混凝土堿骨料反應(yīng)的研究寥寥無(wú)幾，其中有清華大學(xué)馮乃謙發(fā)表論文關(guān)于利用天然沸石粉抑制水泥混凝土中 堿骨料反應(yīng)的研究，西南交大彭顯曉板巖石粉對(duì)建集料反應(yīng)的抑 制等文，其中一致得出結(jié)論，石粉可以對(duì)混凝土堿活性進(jìn)行適當(dāng)抑 制，并且隨著石粉含量的增大其抑制效果變好。 但均未涉及石粉

4、細(xì)度 對(duì)堿活性抑制效果的影響。石粉對(duì)機(jī)制砂混凝土強(qiáng)度的影響的研究比較多，如蔡基偉石粉對(duì)中低強(qiáng)度機(jī)制砂混凝土性能的影響、周明凱高石粉含量機(jī)制砂 配置混凝土的性能研究等。并得出結(jié)論：對(duì)于中低強(qiáng)度混凝土，增 加石粉含量可以增加其中細(xì)顆粒的含量， 并提高混凝土密實(shí)度，提高 混凝土強(qiáng)度，而且水灰比越大的混凝土，石粉對(duì)混凝土強(qiáng)度提高的貢 獻(xiàn)越大。不過同樣，其研究均把粒徑小于150um或75um的粉末 當(dāng)做石粉，并未涉及其細(xì)度對(duì)強(qiáng)度的影響。同樣，對(duì)于和易性，對(duì)于相同用水量和同樣外加劑比例條件下， 坍落度隨水泥用量的減少而減少，高石粉含量（20%石粉含量）的和易性優(yōu)于沒有石粉的混凝土。因?yàn)槭墼黾恿斯腆w表面積

5、對(duì)水的比 例，保水性增強(qiáng)，泌水情況得到改善，同時(shí)石粉還起到了滾珠的作用， 減少了砂與砂的摩擦而改善其流動(dòng)性。同時(shí)，由于其密實(shí)度增加，也增加了混凝土的抗?jié)B性，其綜合耐久性也得到提高。在混凝土中添加石粉，這一課題尚在理論研究階段，并未投入工 程實(shí)踐，不過一旦其投入工程應(yīng)用，其經(jīng)濟(jì)效益將是非常巨大的。3、國(guó)外研究的現(xiàn)狀國(guó)外對(duì)以石粉為混凝土摻合料的相對(duì)較多，M.Hu ngerNaturalStone Waste Powders Applied to SCC Mix Design，SELC?UKTU RKEL The effect of limestone powder, fly ash and sil

6、ica fume on the properties of self-compacti ng repair mortars等。國(guó)外的研究甚至將石粉摻量加到了 30%，并認(rèn)為石粉和粉煤灰等 摻合料一起作用效果會(huì)更好。在大理石粉為摻合料的實(shí)驗(yàn)中，石粉混凝土強(qiáng)度有所下降，但在 混凝土中，石粉混凝土強(qiáng)度會(huì)上升 5%-10%。一部分的學(xué)者認(rèn)為：石粉這種微細(xì)級(jí)配有相對(duì)較大的比表面積， 石粉會(huì)增加拌合物的用水量，使混凝土比較干稠，和易性也就變差； 另一部分學(xué)者認(rèn)為：石粉對(duì)機(jī)制砂混凝土工作性的影響存在一個(gè)最佳 石粉含量，在最佳石粉含量以內(nèi)時(shí)，石粉含量越大工作性能就越好， 超過了最佳石粉含量，石粉越多工作性反而

7、會(huì)下降。孟加拉國(guó)學(xué)者H.M.A.Mahzuz提出，石粉混凝土強(qiáng)度會(huì)提高15% , 添加石粉的砂漿棒抗壓強(qiáng)度甚至可以達(dá)到 33.02MPa,同樣，也尚未發(fā)現(xiàn)有研究將石粉的粒徑分級(jí)考慮，且大多數(shù)研究 僅為石粉對(duì)混凝土堿活性或強(qiáng)度的影響，而未見一個(gè)綜合性的論文說明該兩個(gè)問題。而對(duì)于國(guó)外的規(guī)范，與國(guó)內(nèi)一樣，仍將石粉含量限制在某個(gè)比例 以下，如美國(guó)將上限定為 5-7%，英國(guó)為15%，澳大利亞為25%， 可見對(duì)石粉的再次利用在國(guó)外也是一個(gè)有待解決的問題。二、課題研究目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容、擬解決的關(guān)鍵問題課題研究目標(biāo)：檢測(cè)不同細(xì)度的石粉對(duì)骨料堿活性的抑制效果；不同細(xì)度 的石粉對(duì)混凝土的強(qiáng)度及和易性的影響，以得出最

8、佳細(xì)度及最佳摻合比例。研究?jī)?nèi)容：本文骨料均采用貴州省地區(qū)板巖骨料，將石粉細(xì)度分為三個(gè)等 級(jí)：75um-150um;45um-75um;45um以下，并參照規(guī)范TB10424-2010（鐵路混凝土工程質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)）中快速砂漿棒法，將各粒徑的石粉分別以0%， 10%，15%，20%，25%，30%的比例替代水泥，按照規(guī)范定期測(cè)出砂漿棒長(zhǎng) 度，以判斷其堿活性的大小。將石粉細(xì)度分為三個(gè)等級(jí)：75um-150um;45um-75um;45um 以下，并參 照規(guī)范GB/T 17671-1999（水泥砂漿強(qiáng)度檢驗(yàn)方法），檢測(cè)其在養(yǎng)護(hù)后的強(qiáng) 度大小，并分析石粉細(xì)度對(duì)砂漿棒強(qiáng)度的影響，以及分析石粉替代水泥的強(qiáng)度

9、 最佳比例。在此同時(shí)，分析砂漿的流動(dòng)性，并判斷其和易性。擬解決的關(guān)鍵問題：試驗(yàn)的操作，控制試驗(yàn)的精度，對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理， 及其機(jī)理分析，數(shù)據(jù)只是表象，而如何發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律是一個(gè)難點(diǎn)。另外，尋 找一個(gè)最佳的摻合料比例也是一個(gè)難點(diǎn)。三、擬采取的研究方法、技術(shù)路線、試驗(yàn)方案及其可行性研究（1 ）、將板巖石粉細(xì)度分為三個(gè)等級(jí)：75um-150um;45um-75um;45um以下，并參照規(guī)范TB10424-2010（鐵路混凝土工程質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)）中快速砂漿棒法，將各粒徑的石粉分別以0%，10%，15%，20%，25%，30%的比例替代水泥，按照規(guī)范定期測(cè)出砂漿棒長(zhǎng)度，以判斷其堿活性的大小。（2）、將板巖

10、石粉細(xì)度分為三個(gè)等級(jí)：75um-150um;45um-75um;45um以下，并參照規(guī)范GB/T 17671-1999（水泥砂漿強(qiáng)度檢驗(yàn)方法），檢測(cè)其在養(yǎng)護(hù)后的強(qiáng)度大小，并分析石粉細(xì)度對(duì)砂漿棒強(qiáng)度的影響，以及分析石粉替代 水泥的強(qiáng)度最佳比例。在此同時(shí)，分析砂漿的流動(dòng)性，并判斷其和易性。(3)、根據(jù)所得出數(shù)據(jù)，利用數(shù)學(xué)問題 知識(shí)分析其數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，并找 出其反應(yīng)機(jī)理，建立相關(guān)數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行進(jìn)一步理論分析。該試驗(yàn)需借助建材實(shí)驗(yàn)室相關(guān)設(shè)備，并參照部分規(guī)范，進(jìn)而獲得各種數(shù)據(jù)， 因此該試驗(yàn)是可行的。四、課題的創(chuàng)新性混凝土是發(fā)展所必須的材料，而如今由于材料的限制及環(huán)境污染等各方面因 素，“綠色混凝土”正成為了一個(gè)混凝土的研究方向，而該課題與“綠色混凝土” 的趨勢(shì)緊密相關(guān)。該課題旨在研究將“廢物”石粉重新利用的過程，對(duì)今后工程的實(shí)際應(yīng)用有 著指導(dǎo)性作用。雖然這個(gè)課題前人有著少量的研究，但都零散而不系統(tǒng)，故該 課題具有一定的創(chuàng)新型。另外，該課題是建立在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，參照規(guī)范并測(cè)出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以分析石 粉細(xì)度對(duì)堿骨料反應(yīng)及強(qiáng)度的影響。不僅如此，該課題還在數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對(duì)此 問題進(jìn)行了深入分析，利用數(shù)學(xué)知識(shí)，建立數(shù)學(xué)模型，這對(duì)挖掘數(shù)據(jù)背后的規(guī) 律有著重要的意義，在建筑材料的研究上是一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)