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我国每年生产水泥需要消耗大量的矿产资源,资源的合理有效利用显得尤为必要;同时许多工业部门每年产生大量的工业废渣,废弃的工业废渣对人类生存的环境造成巨大危害;混凝土结构未达到年限而受到破坏例子越来越多,因此混凝土的耐久性能越来越受到人们的重视。这就要求人们研究和开发既要符合合理利用资源的要求,又要尽可能的减少污染,同时能使混凝土耐久性能得到很大提高的材料。
矿物掺合料就是符合上述要求的复合型材料。利用矿物掺合料部分代替水泥,第一方面可以节省水泥,减少生产水泥所用矿产资源,第二方面,为工业废渣的处理及高附加值利用提供好的出路,第三方面,它还可以改善混凝土的性能。矿物掺合料是高性能混凝土的第六组份,也是普通混凝土高性能化不可缺少的材料之一。它是由一种或多种工业废渣或天然矿物混合后磨细得到或是经过分别磨细后的物料混合而成的。本论文主要分为三部分组成。
第一部分主要是利用正交实验设计的方法,通过水泥胶砂实验来筛选矿物掺合料的内部最佳配合比。利用极差分析方法及Master软件的PLS(偏最小二乘法)和模式识别逆映照法对正交实验中的水泥胶砂的7d和28d强度结果进行建模分析,最后得到矿物掺合料的最佳内部配合比。然后利用按一定比例混合均匀的矿物掺合料取代部分水泥来配制混凝土,选择掺量在一定范围内进行试验。主要是通过所配混凝土的工作性能和力学性能这两个指标来筛选最佳掺量。
第二部分主要是通过研究利用矿物掺合料取代部分水泥配制混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能、氯盐侵蚀性能及分别运用电化学方法及染色方法两种不同的方法来研究掺合料混凝土的抗氯离子的渗透性能。
第三部分主要利用SEM对水泥净浆的水化物形貌进行分析,通过比较掺加掺合料的净浆与纯水泥净浆的水化物的差别来研究含掺合料的胶凝材料水化机理。利用热分析(TG和DSC)分别测定体系的失重和吸热峰,通过分析失重情况和吸热峰的峰高和峰面积分析体系中水泥水化产物的成分大体的量,通过比较两种不同的体系异同来揭示胶凝体系中存在的水化反应机理。除了利用SEM和热分析对胶凝体系中水化反应机理的进行研究外,还对掺加掺合料的胶凝材料的水化热进行了测定,通过水化热曲线分析对胶凝材料的水化反应过程进行了探本论文利用多种方法对矿物掺合料的性能进行评定,发现掺加掺合料的胶凝材料和利用矿物掺合料配制的混凝土的性能都有很大改善。说明我们研制的这种矿物掺合料不仅能改善混凝土的早期性能亦能改善混凝土的耐久性能,因此它具有很高的应用价值。同时由于它是以工业废渣为主,天然矿物为辅配制而成的,它又具有环保和节能意义。