活性粉末混凝土組分、結(jié)構(gòu)與性能的研究.pdf

1、自從二十世紀(jì)九十年代初法國學(xué)者研制成功以來，活性粉末混凝土就成為混凝土材料學(xué)者競相關(guān)注的焦點。然而，人們對其性能與結(jié)構(gòu)之間的相互關(guān)系以及材料組分之間的相互作用還缺乏系統(tǒng)的研究和深入的理解。論文旨在通過系統(tǒng)探討活性粉末與水泥間的協(xié)同作用效應(yīng)，分析活性粉末水泥復(fù)合膠凝體系在非常低水膠比條件下的水化、硬化行為，進(jìn)而研究活性粉末混凝土的宏觀性能及微觀結(jié)構(gòu)特征并探討活性粉末的作用機理，試圖揭示活性粉末混凝土組分、結(jié)構(gòu)與性能之間的相互關(guān)

2、系原理，拓展高效、環(huán)保型膠凝組分在水泥基材料中的應(yīng)用并為制備新型水泥基材料提供理論和技術(shù)基礎(chǔ)。主要工作及成果如下： 1、在已有的基礎(chǔ)上拓展了活性粉末的概念，系統(tǒng)研究了活性粉末與水泥間的協(xié)同作用機理。定量研究結(jié)果表明活性粉末與水泥之間存在強烈的協(xié)同作用，且活性粉末的物理填充作用與其化學(xué)密實效應(yīng)具有同等的重要性。 2、基于活性粉末自身的獨立性及其對水泥基材料體系的依賴性提出了評估活性粉末強度效應(yīng)的新方法及活性粉末“飽和摻量”的概

3、念。結(jié)果證實活性粉末在活性粉末混凝土體系中發(fā)揮了非常大的強度效應(yīng)，其增強效應(yīng)可分為“密實增強效應(yīng)”和“減水增強效應(yīng)”兩部分，且前者的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)大于后者；活性粉末的飽和摻量隨體系水膠比的增大而增加。為充分、合理利用活性粉末奠定了強有力的技術(shù)基礎(chǔ)。 3、系統(tǒng)探討了活性粉末水泥復(fù)合膠凝體系在非常低水膠比條件下的水化特性及其微結(jié)構(gòu)發(fā)展、形成過程并揭示了活性粉末對體系水化、硬化行為的影響機理。研究發(fā)現(xiàn)體系的水化放熱速率比普通水泥膠凝體系

4、低得多。背反射電子圖像(BEI)表明硬化后的復(fù)合膠凝體系主要由凝膠產(chǎn)物以及大量被凝膠產(chǎn)物包裹著的大小不同的未水化完全的水泥熟料顆粒和活性粉末組成，且其微結(jié)構(gòu)發(fā)展可用本文提出的物理模型描述。 4、成功配制了抗壓強度達(dá)200MPa的活性粉末混凝土并研究了其力學(xué)性能的發(fā)生機制，探討了基體相和骨料相性能的匹配性對材料力學(xué)性能的影響規(guī)律。研究了包括活性粉末、骨料以及纖維在內(nèi)的原材料組分對其流動性、強度、動彈模量以及斷裂韌性等性能的影

5、響。試驗表明鋼管限制活性粉末混凝土不僅具有很好的抗彎性能，而且其抗壓強度比活性粉末混凝土高50%左右。 5、試驗研究了活性粉末混凝土的長期性能穩(wěn)定性、氣體滲透性、碳化及其自干燥效應(yīng)。結(jié)果表明活性粉末混凝土具有比高性能水泥基材料高得多的長期性能穩(wěn)定性，長期熱處理條件進(jìn)一步降低了活性粉末混凝土的孔隙率。活性粉末混凝土具有嚴(yán)重的自干燥效應(yīng)，體系在所測齡期內(nèi)的相對濕度僅有70％左右，且自收縮高達(dá)300μm/m。鋼纖維的摻入可有效減少

6、其自收縮并有可能防止自收縮裂縫的發(fā)生。 6、研究了活性粉末混凝土的微觀結(jié)構(gòu)特征及其與宏觀性能、原材料組分之間的相互關(guān)系并提出了活性粉末混凝土的微觀結(jié)構(gòu)模型?；钚苑勰┗炷恋膬?nèi)部結(jié)構(gòu)具有良好的勻質(zhì)性和極低的孔隙率；其交流阻抗譜參數(shù)與抗壓強度存在較好的線性關(guān)系。活性粉末混凝土的宏觀組成相－基體相與骨料相在力學(xué)性能上具有很好的匹配性，活性粉末混凝土優(yōu)異的性能不僅來自于其良好的孔結(jié)構(gòu)，而且還得益于其協(xié)調(diào)發(fā)揮了基體相和骨料相的協(xié)同作