论文部分内容阅读
超高性能混凝土(UHPC)具有优异的力学性能和耐久性能,利用花岗岩石粉制备UHPC具有广阔的应用前景。针对花岗岩石粉对UHPC力学性能及其胶凝浆体微结构影响机制尚未明确的问题,论文依托国家自然科学基金海峡联合基金项目“超高性能混凝土制备与工程应用基础研究”(U1305245)和国家重点基础研究发展计划(973计划)项目第一课题:“严酷环境下长寿命混凝土材料微结构形成与调控”(2015CB655101),采用XRD、SEM-EDS、MIP、29Si NMR和27Al NMR等先进测试技术,研究了养护制度、花岗岩石粉掺量以及干湿循环与MgSO4侵蚀耦合作用对UHPC力学性能与微结构的影响。主要研究成果如下:研究了养护制度对掺石英粉和花岗岩石粉UHPC力学性能及其胶凝浆体微结构的影响规律。不同养护条件下,掺石英粉或花岗岩石粉UHPC抗压/抗折强度及胶凝浆体水化程度、C-S-H凝胶平均分子链长(MCL)和Al[4]/Si、Al[4]相对含量:210℃2MPa压蒸养护>90℃蒸汽养护>标准养护,高温促进Al[6]向Al[4]转化,Al[6]相对含量随温度升高而降低。标准养护和90℃蒸汽养护条件下,石英粉和花岗岩石粉的活性较弱,UHPC胶凝浆体水化产物主要包括Ca(OH)2、TAH、AFm、AFt和C-S-H凝胶;随着龄期延长,Ca(OH)2、TAH和AFm相对含量减小,AFt相对含量增加,C-S-H凝胶MCL增大、Al[4]/Si减小,掺石英粉或花岗岩石粉UHPC力学性能相近。210℃2MPa压蒸养护条件下,石英粉和花岗岩石粉具有一定活性,UHPC胶凝浆体早期水化产物主要包括TAH、AFm和低Ca/Si的C-S-H凝胶(tobermorite晶体),随着养护龄期的延长,TAH结合SO42-生成AFt和AFm,TAH相对含量减小,AFt和AFm相对含量增加,C-S-H凝胶MCL增大、Al[4]/Si减小,掺花岗岩石粉UHPC抗压/抗折强度低于掺石英粉UHPC。探明了210℃2MPa压蒸养护条件下,花岗岩石粉掺量对UHPC力学性能及其胶凝浆体微结构的影响机理。保持水泥、硅灰用量不变,随花岗岩石粉取代石英粉比例增加,UHPC水泥石孔隙率先减小后增加,50%取代率时,有害孔数量和孔隙率最低,UHPC密实度最高,抗压/抗折强度最高达到190/40MPa。压蒸条件下,花岗岩石粉中的Al3+溶出,随着花岗岩石粉取代石英粉比例的增加,C-S-H凝胶Ca/Si增大、聚合度降低,C-S-H凝胶MCL、胶凝浆体水化程度和Al[6]相对含量逐渐降低,C-S-H凝胶Al[4]/Si和Al[4]相对含量逐渐增加,花岗岩石粉可促进UHPC胶凝浆体中Al[6]向Al[4]转化。揭示了干湿循环与10%MgSO4侵蚀耦合作用对UHPC力学性能及其表层(1-2mm)胶凝浆体微结构的影响机制。在标准养护和210℃2MPa压蒸养护下,与未侵蚀相比,干湿循环与MgSO4侵蚀耦合循环作用25次的UHPC质量损失率均小于1.2%,且对抗压/抗折强度影响不明显;UHPC表层胶凝浆体水化程度和C-S-H凝胶MCL略有增大、Al[4]/Si略有降低,含铝相水化产物TAH相对含量减少、AFt和AFm相对含量增加,MgSO4侵蚀促进UHPC表层胶凝浆体中TAH向AFt和AFm转化;同时,胶凝浆体发生微弱脱铝脱钙,与标准养护相比,压蒸养护的脱铝脱钙程度相对较小,且压蒸养护UHPC表层胶凝浆体中低Ca/Si C-(A)-S-H凝胶的脱铝幅度小于高Ca/Si C-(A)-S-H凝胶。干湿循环与MgSO4侵蚀耦合作用对UHPC胶凝浆体微结构影响较弱,UHPC具有良好的抗MgSO4侵蚀能力。本文的研究成果可为UHPC原材料选择、微结构优化与调控,以及混凝土性能提升提供参考依据。