论文部分内容阅读
针对粉煤灰、矿渣粉等常用混凝土掺合料资源不足,陶瓷抛光渣等工业废弃物造成环境破坏等问题,本文采用陶瓷抛光渣、粉煤灰和矿渣粉等作为混凝土掺合料,研究其对水泥基材料碱集料反应膨胀及力学性能的影响。通过SEM辅助EDS对集料与水泥浆之间界面区的微观结构和Ca、Na、K、Si和Al等元素在界面区的分布规律的计算分析,探索矿物掺合料对碱集料反应的抑制机理,寻求矿物掺合料抑制碱集料反应的共性规律。本研究对新型掺合料的开发具有理论和应用意义。研究结果表明:(1)陶瓷抛光渣、粉煤灰和矿渣粉对碱集料反应都有明显的抑制作用,但前二者的抑制效果更显著。总体上矿物掺合料掺量越多,碱集料反应膨胀率越小。(2)掺一定量陶瓷抛光渣、粉煤灰和矿渣粉均能提高材料的抗压和抗折强度,但掺量过高则早期强度明显下降。综合考虑抑制碱集料反应膨胀和保证材料的早期强度,陶瓷抛光渣合理掺量约为20%30%,粉煤灰和矿渣最优掺量约为30%。(3)掺矿物掺合料可使集料与胶凝材料界面过渡区Ca(OH)2含量减少、孔隙率降低,界面过渡区宽度降低,改善界面的微观结构。无掺合料基准试件界面区宽度约80μm90μm;掺陶瓷抛光渣、粉煤灰和矿渣粉试样界面宽度分别约为48μm57μm,38μm52μm和40μm62μm。(4)掺矿物掺合料后,材料内部集料与胶凝材料之间的界面区元素分布规律为:距离集料表面越远,Si的含量逐渐下降,Na和Ca的含量逐渐增加、Ca/Si和Na/Si有增大,K和Al在近集料区富集。而无掺合料基准试件界面区Ca和Na在界面区富集,K、Al分布较均匀。(5)矿物掺合料抑制碱集料反应的机理为:一方面矿物掺合料的掺入使近集料区Na+含量降低,界面过渡区中Ca/Si的降低使集料表面碱度降低,减小了近集料区域生成高Na/Si膨胀性产物的可能性;另一方面K+和Al3+在近集料处富集,形成非膨胀性架状(K,Na)AlSiO4晶体,此为矿物掺合料抑制碱集料反应膨胀的另一原因。由于体系中活性Al2O3的存在,可能使K+对碱集料反应的作用低于Na+的作用。