活性粉末混凝土组分、结构与性能的研究
自从二十世纪九十年代初法国学者研制成功以来,活性粉末混凝土就成为混 凝土材料学者竞相关注的焦点。然而,人们对其性能与结构之间的相互关系以及 材料组分之间的相互作用还缺乏系统的研究和深入的理解。论文旨在通过系统探 讨活性粉末与水泥间的协同作用效应,分析活性粉末水泥复合胶凝体系在非常低 水胶比条件下的水化、硬化行为,进而研究活性粉末混凝土的宏观性能及微观结 构特征并探讨活性粉末的作用机理,试图揭示活性粉末混凝土组分、结构与性能 之间的相互关系原理,拓展高效、环保型胶凝组分在水泥基材料中的应用并为制 备新型水泥基材料提供...
自从二十世纪九十年代初法国学者研制成功以来,活性粉末混凝土就成为混 凝土材料学者竞相关注的焦点。然而,人们对其性能与结构之间的相互关系以及 材料组分之间的相互作用还缺乏系统的研究和深入的理解。论文旨在通过系统探 讨活性粉末与水泥间的协同作用效应,分析活性粉末水泥复合胶凝体系在非常低 水胶比条件下的水化、硬化行为,进而研究活性粉末混凝土的宏观性能及微观结 构特征并探讨活性粉末的作用机理,试图揭示活性粉末混凝土组分、结构与性能 之间的相互关系原理,拓展高效、环保型胶凝组分在水泥基材料中的应用并为制 备新型水泥基材料提供理论和技术基础。主要工作及成果如下: 1、在已有的基础上拓展了活性粉末的概念,系统研究了活性粉末与水泥间 的协同作用机理。定量研究结果表明活性粉末与水泥之间存在强烈的协同作用, 且活性粉末的物理填充作用与其化学密实效应具有同等的重要性。 2、基于活性粉末自身的独立性及其对水泥基材料体系的依赖性提出了评估 活性粉末强度效应的新方法及活性粉末“饱和掺量”的概念。结果证实活性粉末 在活性粉末混凝土体系中发挥了非常大的强度效应,其增强效应可分为“密实增 强效应”和“减水增强效应”两部分,且前者的贡献远大于后者;活性粉末的饱 和掺量随体系水胶比的增大而增加。为充分、合理利用活性粉末奠定了强有力的 技术基础。 3、系统探讨了活性粉末水泥复合胶凝体系在非常低水胶比条件下的水化特 性及其微结构发展、形成过程并揭示了活性粉末对体系水化、硬化行为的影响机 理。研究发现体系的水化放热速率比普通水泥胶凝体系低得多。背反射电子图像 (BEI)表明硬化后的复合胶凝体系主要由凝胶产物以及大量被凝胶产物包裹着 的大小不同的未水化完全的水泥熟料颗粒和活性粉末组成,且其微结构发展可用 本文提出的物理模型描述。 4、成功配制了抗压强度达200MPa的活性粉末混凝土并研究了其力学性能的 发生机制,探讨了基体相和骨料相性能的匹配性对材料力学性能的影响规律。研 究了包括活性粉末、骨料以及纤维在内的原材料组分对其流动性、强度、动弹模 量以及断裂韧性等性能的影响。试验表明钢管限制活性粉末混凝土不仅具有很好 的抗弯性能,而且其抗压强度比活性粉末混凝土高50%左右。 5、试验研究了活性粉末混凝土的长期性能稳定性、气体渗透性、碳化及其 自干燥效应。结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长期性 能稳定性,长期热处理条件进一步降低了活性粉末混凝土的孔隙率。活性粉末混 凝土具有严重的自干燥效应,体系在所测龄期内的相对湿度仅有70%左右,且自 收缩高达300μm/m。钢纤维的掺入可有效减少其自收缩并有可能防止自收缩裂 缝的发生。 6、研究了活性粉末混凝土的微观结构特征及其与宏观性能、原材料组分之 间的相互关系并提出了活性粉末混凝土的微观结构模型。活性粉末混凝土的内部 结构具有良好的匀质性和极低的孔隙率;其交流阻抗谱参数与抗压强度存在较好 的线性关系。活性粉末混凝土的宏观组成相-基体相与骨料相在力学性能上具有 很好的匹配性,活性粉末混凝土优异的性能不仅来自于其良好的孔结构,而且还 得益于其协调发挥了基体相和骨料相的协同作用。 关键词:活性粉末混凝土;协同效应;水化硬化行为;长期性能稳定性; 自干燥效应;微观结构;模型
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作者: 龙广成
学科专业: 材料学
授予学位: 博士
导师姓名: 王培铭
学位年度: 2003
语 种: chi
分类号: TU528
在线出版日期: 2010年11月22日