本文關鍵詞： 偏高嶺土 超高性能水泥基復合材料 力學性能 微觀性能　出處：《東南大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：輔助性膠凝材料是高性能混凝土中必不可少的一部分,其中硅灰的使用較為廣泛。然而,硅灰是冶金工業(yè)收集下來的一種工業(yè)副產物,其產量和質量都不太穩(wěn)定,遠遠不能滿足混凝土工程發(fā)展的需要,尋找新型優(yōu)質礦物摻合料迫在眉睫。偏高嶺土由高嶺土人工煅燒生成,具有較高的火山灰活性和穩(wěn)定的質量。在國外,從20世紀80年代人們已開始對偏高嶺土在混凝土領域的應用研究。在我國,偏高嶺土的作用近十年來開始逐漸被人們重視,研究將其作為礦物摻合料摻入混凝土中一度成為熱點。雖然偏高嶺土作為輔助性膠凝材料在水泥基復合材料中的應用得到了廣泛的研究,但是在超高性能水泥基復合材料中的應用研究較為少見。本文針對目前偏高嶺土在水泥基復合材料中的研究現狀,系統(tǒng)研究了偏高嶺土在3d、7d、28d、56d的火山灰活性指數,并且研究了在粉煤灰、硅灰、偏高嶺土三元復摻條件下偏高嶺土替代水泥或硅灰對水泥基復合材料的新拌性能、力學性能、微觀結構、水泥水化的影響及其微結構形成機理分析�？梢缘玫揭韵陆Y論：火山灰活性測試結果表明,偏高嶺土的火山灰活性比硅灰高,尤其在28d反應齡期,并且7d反應齡期前,偏高嶺土和硅灰的火山灰活性指數分別為36.9和22.6,活性都比較低。新拌性能測試結果表明,由于偏高嶺土顆粒形貌的不規(guī)則性,隨著偏高嶺土替代水泥的量的增大和偏高嶺土替代硅灰的量的增大,漿體的流動度逐漸降低；摻加偏高嶺土可有效抑制成型振搗中鋼纖維的下沉,有利于鋼纖維在砂漿中均勻分散,并且10%偏高嶺土摻量鋼纖維的分散最佳。力學性能測試表明,對于素砂漿,偏高嶺土的摻入降低了材料的抗折強度,卻可提高抗壓強度：對于鋼纖維增強砂漿,10%偏高嶺土摻量下砂漿的抗折、抗壓強度最大；彎曲韌性和斷裂能試驗表明,偏高嶺土摻量為20%時彎曲韌性和斷裂能最優(yōu),但綜合考慮新拌漿體的工作性能,偏高嶺土的最佳摻量為10%；在85%蒸汽養(yǎng)護條件下,試驗所得抗壓強度最高為210.4MPa,其配合比為0.17水膠比、10%摻量偏高嶺土、10%摻量硅灰、20%摻量粉煤灰、3%體積率鋼纖維、1.0砂膠比。微觀性能分析測試結果表明,10%左右的孔隙率是材料具有超高性能的重要原因之一；偏高嶺土的摻入提高了砂漿的孔隙率,細化了漿體的孔徑；XRD Rietveld全譜擬合法分析了不同配比的水泥水化程度,結果表明水泥的最終水化程度在60%左右。偏高嶺土可以提高水泥的水化程度,顯著降低Ca(OH)2的含量；納米壓痕試驗表明,隨著偏高嶺土摻量的增大,超高密度C-S-H凝膠含量增大。正是由于偏高嶺土的加入使孔徑得到細化、纖維分散更均勻、基體同鋼纖維之間的粘結力的提高才使得復合材料具有更加優(yōu)異的力學性能。
[Abstract]:Auxiliary cementitious material is an essential part of high performance concrete, in which silica fume is widely used. However, silica fume is a kind of industrial by-product collected from metallurgical industry. Its output and quality are not very stable, far from meeting the needs of the development of concrete engineering. It is urgent to find new high quality mineral admixture. Metakaolin is formed by artificial calcination of kaolin. It has high pozzolanic activity and stable quality. Since 1980s, people have begun to study the application of metakaolin in concrete field in China. The role of metakaolin has been paid more and more attention in recent ten years. Although the application of metakaolin as auxiliary cementitious material in cement matrix composites has been widely studied. However, the research on the application of metakaolin in cement matrix composites is rare. According to the current research status of metakaolin in cement matrix composites, the metakaolin is studied in 3 days and 7 days to 28 days. The pozzolanic activity index of 56d, and the new mixing properties and mechanical properties of cement or silica fume substituted for cement or silica fume by metakaolin in the condition of fly ash, silica fume and metakaolin ternary admixture were studied. The results show that the pozzolanic activity of metakaolin is higher than that of silica fume. The pozzolanic activity index of metakaolin and silica fume were 36.9 and 22.6 respectively before the 28 d reaction age and 7 d reaction age. The fresh mixing performance test results showed that the pozzolanic activity index of metakaolin and silica fume was lower than that of silica fume. Due to the irregular morphology of metakaolin particles, the fluidity of the slurry decreases gradually with the increase of the amount of metakaolin instead of cement and the amount of metakaolin replacing silica fume. The addition of metakaolin can effectively inhibit the sinking of steel fiber in forming vibration, which is beneficial to the uniform dispersion of steel fiber in mortar, and the dispersion of steel fiber with 10% metakaolin content is the best. The mechanical properties test shows that. For plain mortar, the addition of metakaolin reduces the flexural strength of the material, but it can improve the compressive strength. The compressive strength of the mortar with 10% metakaolin content of steel fiber reinforced mortar is the highest; The bending toughness and fracture energy tests show that the flexural toughness and fracture energy are optimal when the content of metakaolin is 20, but the optimum addition of metakaolin is 10 when considering the working performance of fresh slurry. Under the condition of 85% steam curing, the maximum compressive strength is 210.4MPa, and the mixture ratio is 0.17 water / binder ratio 10% of metakaolin and 10% silica fume. The ratio of 20%% fly ash to 3% volume ratio of steel fiber is 1.0 sand / binder. The results of microcosmic property analysis show that the porosity of about 10% is one of the important reasons for the super high performance of the material. The addition of metakaolin increases the porosity of mortar and refines the pore size of mortar. The hydration degree of cement with different ratio was analyzed by XRD Rietveld full spectrum fitting method. The result shows that the final hydration degree of cement is about 60%, and metakaolin can improve the hydration degree of cement. The content of Ca(OH)2 was decreased significantly. The nano-indentation test showed that the content of ultrahigh density C-S-H gel increased with the increase of the content of metakaolin. It was precisely because of the addition of metakaolin that the pore size was refined and the fiber dispersed more evenly. The increase of adhesion between matrix and steel fiber makes the composite have better mechanical properties.
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU599

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本文編號：1445188