FQY鎂質(zhì)高性能膨脹劑應(yīng)用與推廣

  高性能混凝土(HPC)是二十一世紀(jì)混凝土技術(shù)的發(fā)展方向和混凝土材料的研究熱點(diǎn)。合肥三元集團(tuán)在與中國建筑科學(xué)院專家合作下共同開發(fā)出了HPEC高性能混凝土膨脹劑，它的問世解決了核電建設(shè)、港口建設(shè)施工難題，從下面給出了HPC的組成—性能關(guān)系圖。在此基礎(chǔ)上建立了普遍適用的更精確的混凝土體積模型，提出了“干砂漿體積”概念，同時(shí)吸收國外關(guān)于最佳漿集比概念，用數(shù)學(xué)方法推導(dǎo)建立了混凝土用水量和砂率的計(jì)算公式： 用水量公式： 砂率公式： 這兩個(gè)公式結(jié)合傳統(tǒng)的水膠比定則(保羅米公式)，即可全面定量地確定混凝土的所有組成材料的用量，實(shí)現(xiàn)混凝土的全計(jì)算配合比設(shè)計(jì)。該方法不僅適用于HPC，也適用于其它混凝土，因而具有普適性。 本文提出了高性能膨脹混凝土(HPEC)概念，認(rèn)為HPEC是EC(膨脹混凝土)和HPC發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)的有機(jī)結(jié)合。本文系統(tǒng)研究了HPEC砂漿和HPEC混凝土的強(qiáng)度性能、膨脹性能以及膨脹與強(qiáng)度發(fā)展的協(xié)調(diào)性。對(duì)HPEC砂漿的研究表明，限制膨脹率隨膨脹劑HPEC摻量的增加呈拋物線形式遞增，存在一個(gè)合適的HPEC摻量范圍(一般為6％-12％)，在該范圍內(nèi)HPEC砂漿限制膨脹率可高達(dá)5／萬-10／萬，且保證強(qiáng)度不下降，這就為設(shè)計(jì)不同膨脹能級(jí)膨脹混凝土而又保證混凝土強(qiáng)度等級(jí)提供了空間。在HPEC砂漿中摻入磨細(xì)礦渣(BFS)或粉煤灰(FA)，試件限制膨脹率有所下降，HPEC摻量越高，摻BFS或FA后限制膨脹率下降幅度越大。所以體系中摻加BFS或FA后要保持限制膨脹率不變，應(yīng)適當(dāng)提高HPEC的摻量；而當(dāng)HPEC摻量過大時(shí)，BFS或FA的摻入可抑制由于過度膨脹所造成的結(jié)構(gòu)破壞。對(duì)HPEC混凝土的研究發(fā)現(xiàn)，與普通膨脹混凝土相比，高強(qiáng)流態(tài)膨脹混凝土的膨脹性能表現(xiàn)出明顯的特殊性，在不摻超細(xì)礦物質(zhì)摻合料(磨細(xì)礦渣)時(shí)，高強(qiáng)流態(tài)膨脹混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)1天時(shí)出現(xiàn)自收縮，14天時(shí)其限制膨脹率不到相同HPEC摻量的中強(qiáng)流態(tài)膨脹混凝土限制膨脹率的一半，表現(xiàn)為膨脹效應(yīng)受到更大限制。高強(qiáng)流態(tài)膨脹混凝土摻入磨細(xì)礦渣(等量替代水泥)后，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)1天未出現(xiàn)自收縮，14天的限制膨脹率明顯高于未摻磨細(xì)礦渣的高強(qiáng)流態(tài)膨脹混凝土的對(duì)應(yīng)值。與此相反，具有較高限制膨脹率的中強(qiáng)流態(tài)膨脹混凝土在摻加超細(xì)礦物質(zhì)摻合料(粉煤灰)后，限制膨脹率減小。HPEC摻量越高，減小幅度越大。上述看似矛盾的現(xiàn)象源于膨脹混凝土的膨脹與強(qiáng)度的協(xié)調(diào)性：高強(qiáng)流態(tài)膨脹混凝土的高強(qiáng)度，特別是較高的早期強(qiáng)度限制了膨脹效應(yīng)的發(fā)揮，在混凝土內(nèi)部存在“自約束效應(yīng)”。磨細(xì)礦渣的加入使高強(qiáng)膨脹混凝土的早期強(qiáng)度降低，膨脹效應(yīng)得以較充分發(fā)揮，所以加入磨細(xì)礦渣的高強(qiáng)混凝土顯示出較高的膨脹率。中強(qiáng)流態(tài)膨脹混凝土的膨脹與強(qiáng)度性能發(fā)展比較協(xié)調(diào)，粉煤灰的加入降低了早期強(qiáng)度，使更多的膨脹變?yōu)闊o效膨脹消耗在仍處于塑性狀態(tài)的混凝土中，混凝土限制膨脹率減小。本研究揭示了“強(qiáng)度增長應(yīng)與膨脹效應(yīng)的發(fā)揮協(xié)調(diào)進(jìn)行”這一膨脹混凝土的基本觀點(diǎn)對(duì)于高性能膨脹混凝土(HPEC)仍然適用且更為重要，只有這樣HPEC才能充分發(fā)揮其優(yōu)良的膨脹密實(shí)特性。 HPEC優(yōu)良的宏觀性能源于其合理的材料組成與微觀結(jié)構(gòu)。采用XRD、DTA／TG、SEM／EDS 中國建筑材料科學(xué)研究院博士學(xué)位論文 和MIP等多種微觀測(cè)試手段研究了HPEC膠凝材料的水化過程、水化機(jī)理和硬化水泥石的亞 微觀結(jié)構(gòu)。研究表明:水泥一HPEC一細(xì)摻料所組成的三元復(fù)合膠凝材料的水化反應(yīng)和水化過程 分階段、分層次進(jìn)行，具有高水化活性的水泥、具有高膨脹性的膨脹劑和具有良好微細(xì)顆粒 級(jí)配和潛在反應(yīng)活性的細(xì)摻料，在各自進(jìn)行水化反應(yīng)過程中又相互作用，最終的水化產(chǎn)物主 要為高強(qiáng)致密的低Ca/Si比的C一S一H凝膠和具有三維空間結(jié)構(gòu)的針柱狀鈣釩石晶體(部分為 凝膠狀鈣釩石，片狀結(jié)構(gòu)的Ca(0H)2被減到最少)，這種凝膠狀物質(zhì)與針柱狀晶體物質(zhì)在約 束(限制)條件下的相互穿插和緊密結(jié)合，使體系形成一個(gè)低孔隙率、小孔徑和優(yōu)良的孔徑 分布(大孔比例小、小孔比例高)的理想網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是無機(jī)膠凝材料體系中 一個(gè)理想的結(jié)構(gòu)模型。 混凝土在負(fù)溫條件下的膨脹性能、強(qiáng)度性能及在負(fù)溫條件下的水化機(jī)理 和硬化體的顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明:膨脹混凝土在負(fù)溫條件下養(yǎng)護(hù)時(shí)仍然能夠發(fā)生 水化反應(yīng)，但水化速度要低于常溫條件。其水化特征是:水泥的水化速度減慢，膨脹劑的水 化速度也減慢，如果組成適當(dāng)，二者的水化反應(yīng)可協(xié)調(diào)進(jìn)行。表現(xiàn)在宏觀上，強(qiáng)度隨負(fù)溫下 的水化反應(yīng)而較緩慢增長，限制膨脹率也有一定發(fā)展;負(fù)溫轉(zhuǎn)正溫后強(qiáng)度以較快速度上升接 近標(biāo)養(yǎng)值，限制膨脹率也呈較大幅度增長。本試驗(yàn)中的所有試塊在負(fù)溫養(yǎng)護(hù)及在負(fù)溫轉(zhuǎn)正溫 養(yǎng)護(hù)過程中均未出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，說明各種膨脹劑在整個(gè)養(yǎng)護(hù)過程中的膨脹效應(yīng)和強(qiáng)度發(fā)展具 有協(xié)調(diào)性。

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