堿激發(fā)混凝土收縮研究

1、堿激發(fā)水泥和混凝土收縮研究匯報(bào)人：王桂生2016年4月1日?qǐng)?bào)告大綱一、研究背景二、研究目的與意義三、堿激發(fā)材料收縮分類四、堿激發(fā)材料收縮測(cè)試方法五、影響堿激發(fā)材料收縮因素六、堿激發(fā)混凝土應(yīng)用實(shí)例一、研究背景 每年，全球制造混凝土的總量高達(dá)120億噸，其中需要消耗波特蘭水泥16億噸。事實(shí)上，生產(chǎn)1噸水泥大約有0.8噸的CO2排放到大氣中。據(jù)統(tǒng)計(jì)水泥制造業(yè)的碳排放占全球碳排放的5%-8%，這會(huì)加劇環(huán)境污染、溫室效應(yīng)。 目前，我國(guó)高爐礦渣的年產(chǎn)量達(dá)1.2億噸，鋼渣年產(chǎn)量達(dá)5000萬噸，粉煤灰年產(chǎn)量達(dá)3億-4億噸，除了高爐礦渣作為水泥工業(yè)的摻料應(yīng)用得較好以外，其他廢渣的應(yīng)用很少，大量未被利用。這些未被

2、利用的工業(yè)廢渣不僅污染環(huán)境，還會(huì)造成土地的浪費(fèi)。 一、研究背景 堿激發(fā)膠凝材料是利用堿性激發(fā)劑或硫酸鹽或碳酸鹽激活粉煤灰、礦渣、鋼渣等工業(yè)固體廢棄物制成的一種可以替代水泥的綠色膠凝材料，具有早強(qiáng)、高強(qiáng)、低水化熱、耐硫酸鹽腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。 堿激發(fā)膠凝材料生產(chǎn)不但不排出廢料，而且還可以消納大量的工業(yè)廢料作為其原料，減少這些工業(yè)廢料對(duì)環(huán)境的污染。其生產(chǎn)基本上可以做到無CO2排放。 一、研究背景 堿激發(fā)礦渣粉煤灰水泥和混凝土雖然具有耗能低、早強(qiáng)高強(qiáng)、低水化熱、耐酸堿腐蝕好、抗氯離子腐蝕性強(qiáng)、抗?jié)B抗凍性能良好等特性，但也存在著收縮大、易產(chǎn)生裂縫等問題。其中由于收縮導(dǎo)致混凝土的開裂會(huì)影響耐久性，這也成為制約其

3、發(fā)展和應(yīng)用的主要原因。 二、研究目的與意義 研究目的：探究不同配比下堿激發(fā)礦渣粉煤灰水泥和混凝土收縮特性，找到其收縮機(jī)理，致力于解決其收縮過大的原因。 研究意義：突破堿激發(fā)礦渣粉煤灰水泥和混凝土因?yàn)槭湛s過大而其應(yīng)用遭到限制的瓶頸，進(jìn)一步解決工業(yè)廢渣粉煤灰、礦渣的堆積，減少水泥行業(yè)中的碳排放。三、堿激發(fā)材料收縮分類 堿激發(fā)礦渣粉煤灰水泥早期收縮分為化學(xué)收縮、自收縮、干燥收縮。 化學(xué)收縮：不受外界環(huán)境影響下，水泥基材料由于水化反應(yīng)產(chǎn)物的密度比反應(yīng)物大而產(chǎn)生體積減小的現(xiàn)象。 自收縮：與外界沒有水分交換、不受限制的條件下水泥基材料的收縮。 干燥收縮：由于水泥基材料中水分遷移和散失導(dǎo)致的收縮。三、堿激發(fā)

4、材料收縮分類 堿激發(fā)礦渣粉煤灰混凝土早期收縮分為自收縮、干燥收縮。隨著高強(qiáng)高性能混凝土的發(fā)展與應(yīng)用，混凝土的自收縮逐漸為人們受到密切關(guān)注，自收縮是引起高性能混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因之一。 自收縮：指澆筑成型以后的混凝土在密封條件下表觀體積的減小，它不包括因自身物質(zhì)增減、溫度變化、外部加載或約束而引起的體積的變化。 干燥收縮：塑性階段結(jié)束后由于水分的遷移和散失引起的收縮。研究發(fā)現(xiàn)，蒸發(fā)失水與干燥收縮之間存在線性關(guān)系的。 四、堿激發(fā)材料收縮測(cè)試方法 堿激發(fā)水泥化學(xué)收縮測(cè)試裝置四、堿激發(fā)材料收縮測(cè)試方法 早期漿體無足夠的強(qiáng)度千分表和漿體不能同步變形，因此測(cè)量的精度不夠高。測(cè)堿激發(fā)水泥的自收縮裝置四、

5、堿激發(fā)材料收縮測(cè)試方法測(cè)堿激發(fā)水泥的自收縮裝置四、堿激發(fā)材料收縮測(cè)試方法測(cè)堿激發(fā)水泥干燥收縮裝置四、堿激發(fā)材料收縮測(cè)試方法 高性能混凝土的自收縮測(cè)定不僅需要精確的量測(cè)方法，而且需要從初凝即開始測(cè)定，另外還需要保證被測(cè)試件與外界無水分交換，因此給測(cè)試工作帶來了很大的難度。目前常用的自收縮測(cè)定方法大致可分為埋入應(yīng)變計(jì)法和千分表法。 千分表法測(cè)混凝土的自收縮埋入式應(yīng)變計(jì)測(cè)混凝土的自收縮四、堿激發(fā)材料收縮測(cè)試方法 埋入應(yīng)變計(jì)法可較好地解決密封問題，但在早期，混凝土尚無足夠的強(qiáng)度時(shí)( 初凝至終凝)，應(yīng)變計(jì)與混凝土不能同步變形，因此無法精確測(cè)定早期自收縮，可見該方法不適用于高性能混凝土。 千分表法不存在應(yīng)

6、變計(jì)法的缺點(diǎn), 但是在試件的密封上比較困難。四、堿激發(fā)材料收縮測(cè)試方法 日本的方法則可在早期（初凝至1d）帶模(密封試模)測(cè)定自收縮，精確測(cè)出其早期自收縮值，但因1d后試件需要拆模并再用鋁箔與環(huán)氧密封，因此受密封材料的約束作用，用該法測(cè)定的試件自收縮值偏小。四、堿激發(fā)材料收縮測(cè)試方法 A.Radocea通過在混凝土試件兩端分別埋入兩個(gè)線性差動(dòng)位移傳感器監(jiān)測(cè)混凝土早期體積的變形(見圖2)。這種方法操作簡(jiǎn)單，受人為影響小，但在測(cè)量時(shí) ，每個(gè)混凝土試件都得配備兩個(gè)傳感器，而且在測(cè)量過程中不能移動(dòng)或竄用試件或傳感器，造價(jià)高 。四、堿激發(fā)材料收縮測(cè)試方法堿激發(fā)混凝土干燥收縮測(cè)試裝置五、影響堿激發(fā)材料收縮

7、因素 堿激發(fā)礦渣粉煤灰水泥的化學(xué)收縮量與礦渣的含量，硅酸鈉用量有關(guān)。 N.K.Lee等通過研究發(fā)現(xiàn)堿激發(fā)礦渣粉煤灰水泥的化學(xué)收縮隨著礦渣含量的增加而增大，隨著硅酸鈉用量的增加而增大，但都小于普通硅酸鹽水泥的化學(xué)收縮。 五、影響堿激發(fā)材料收縮因素 堿激發(fā)礦渣粉煤灰水泥的自收縮與礦渣摻量、水灰比、水玻璃模數(shù)、硅酸鈉用量有關(guān)。 N.K.Lee等通過研究發(fā)現(xiàn)堿激發(fā)礦渣粉煤灰水泥的自收縮隨著礦渣含量及硅酸鈉用量的增加而增大，但都高于普通硅酸鹽水泥。 國(guó)內(nèi)胡張莉、史才軍等通過研究發(fā)現(xiàn)水灰比為0.35，在同一水玻璃模數(shù)內(nèi)，堿激發(fā)礦渣粉煤灰水泥的自收縮隨礦渣摻量的增加而增大。水灰比為0.45時(shí)的自收縮高于水灰比為0.35時(shí)的自收縮。當(dāng)水玻璃模數(shù)為0.5-1.0之間時(shí)，其自收縮值隨著水玻璃模數(shù)的增加而減小。五、影響堿激發(fā)材料收縮因素 堿激發(fā)礦渣粉煤灰水泥的干燥收縮與礦渣摻量、水玻璃模數(shù)。 國(guó)內(nèi)胡張莉、史才軍等通過研究發(fā)現(xiàn)隨著礦渣摻量的增加其干燥收縮增大，水玻璃模數(shù)