纳米氧化镁和粉煤灰掺量对水泥浆体膨胀性能的影响

发布时间：2017-10-13 00:26

  本文关键词：纳米氧化镁和粉煤灰掺量对水泥浆体膨胀性能的影响

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【摘要】：自80年代至今,轻烧MgO作为水泥和混凝土的膨胀剂,已在我国三十多个大坝大体积混凝土工程中得到了成功的应用。轻烧MgO具有水化需水量少和水化产物稳定等优点,主要用于补偿大体积混凝土的温降收缩,可简化温控措施,节约工程投资,加快施工进程。但其不足之处是,若混凝土中轻烧MgO掺量过大,则会引起混凝土体积安定性不良,不仅达不到补偿收缩的目的,甚至还会引起混凝土强度急剧下降导致构筑物破坏。因此在现有国家标准中,将MgO掺量控制在了5%以内,但随之而来的问题是在该限制掺量内,混凝土的自生体积膨胀难以完全抵消温降收缩。根据众多学者所做的研究,混凝土的膨胀性能和轻烧MgO的安定性掺量,与轻烧MgO中方镁石的晶粒尺寸有关。故本论文引入方镁石粒径尺寸为纳米级的纳米MgO作为膨胀剂。本论文主要研究了硅酸盐水泥、普通水泥以及各掺30%粉煤灰的硅酸盐水泥和普通水泥中纳米MgO的最大安定性掺量;通过不同温度的水中养护,研究了纳米MgO和粉煤灰掺量对水泥浆体膨胀性能的影响;通过测试掺纳米MgO的水泥胶砂试件的强度,研究了纳米MgO掺量对胶砂试件强度的影响规律;通过XRD衍射试验,测试了掺纳米MgO的水泥净浆中方镁石的水化程度。研究结果表明:(1)纳米MgO在普通水泥和掺30%粉煤灰的普通水泥中最大体积安定性掺量均约为10%,在硅酸盐水泥和掺30%粉煤灰的硅酸盐水泥中最大体积安定性掺量分别约为10%和8%;而轻烧MgO在硅酸盐水泥和掺30%粉煤灰的硅酸盐水泥中最大体积安定性掺量均约为4%。(2)在40℃水中养护的硅酸盐水泥净浆试件,在相同掺量时掺轻烧MgO的水泥浆体365 d龄期时的膨胀量大于掺纳米MgO的水泥浆体的膨胀量。(3)粉煤灰对掺纳米MgO的普通水泥和硅酸盐水泥的膨胀具有抑制作用。(4)在20℃和40℃水中养护的胶砂试件,纳米MgO的水化膨胀对试件28 d和365 d龄期的抗折强度和抗压强度无害。(5)通过XRD衍射试验,在20℃和40℃水中养护至一年龄期的净浆试件中纳米MgO的水化速率较低。综上所述,纳米MgO可以作为膨胀剂用于水泥或混凝土中。在单掺纳米MgO或在掺轻烧MgO的基础上再掺纳米MgO,其水化膨胀可以更有效地补偿大体积混凝土的收缩。
【关键词】：纳米MgO 安定性 水泥净浆 水工混凝土 膨胀
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第1章 绪论11-25
• 1.1 水泥基材料的收缩裂缝和收缩补偿技术11-15
• 1.1.1 水泥基材料裂缝类型和原因11-13
• 1.1.2 水泥基材料的收缩补偿技术13-15
• 1.2 钙矾石类膨胀剂15-18
• 1.2.1 钙矾石类膨胀剂研究起源15
• 1.2.2 钙矾石相的形成机理15-17
• 1.2.3 钙矾石相的稳定性17
• 1.2.4 钙矾石的膨胀机理17-18
• 1.3 MgO膨胀剂18-23
• 1.3.1 MgO膨胀剂研究起源18-19
• 1.3.2 MgO的膨胀机理19-20
• 1.3.3 轻烧MgO膨胀剂的安定性掺量20-21
• 1.3.4 影响MgO混凝土膨胀性能的因素21-23
• 1.4 课题研究背景、意义及主要内容23-25
• 1.4.1 课题研究的背景23-24
• 1.4.2 本课题研究的内容和目的24
• 1.4.3 纳米MgO国内外研究现状24-25
• 第2章 原材料和试验方法25-33
• 2.1 试验原材料25-27
• 2.1.1 水泥、纳米MgO、轻烧MgO及粉煤灰25-27
• 2.1.2 砂27
• 2.1.3 水27
• 2.2 试验配合比设计27-29
• 2.2.1 掺纳米MgO和轻烧MgO的净浆试件膨胀规律研究配合比27
• 2.2.2 掺纳米MgO、轻烧MgO和粉煤灰的净浆试件膨胀规律研究配合比27-28
• 2.2.3 掺纳米MgO的胶砂试件强度研究配合比28-29
• 2.2.4 掺纳米MgO和粉煤灰的胶砂试件强度研究配合比29
• 2.3 试验方法及具体步骤29-33
• 2.3.1 水泥净浆试件的制作、养护及膨胀测量29-30
• 2.3.2 水泥胶砂试件的制作、养护及强度测试30
• 2.3.3 掺纳米MgO、轻烧MgO和粉煤灰的水泥净浆安定性测试30-31
• 2.3.4 试样的XRD试验方法及步骤31
• 2.3.5 主要试验仪器31-33
• 第3章 纳米MgO和粉煤灰掺量对普通水泥的膨胀性能影响33-45
• 3.1 纳米MgO在掺与不掺粉煤灰的普通水泥净浆中的安定性掺量分析33-34
• 3.1.1 纳米MgO在不掺粉煤灰的普通水泥净浆中的体积安定性掺量分析33-34
• 3.1.2 纳米MgO在掺 30 %粉煤灰的普通水泥净浆中的体积安定性掺量分析34
• 3.2 纳米MgO在掺与不掺粉煤灰的普通水泥净浆中的水化速率研究34-37
• 3.2.1 纳米MgO在不掺粉煤灰的普通水泥净浆中的水化速率研究34-35
• 3.2.2 纳米MgO在掺 30 %粉煤灰的普通水泥净浆中的水化速率研究35-37
• 3.3 纳米MgO和粉煤灰掺量对普通水泥净浆试件膨胀性能影响分析37-41
• 3.3.1 在 20 ℃水中养护至 365 d的条件下，不掺粉煤灰的普通水泥净浆试件随纳米MgO掺量变化的膨胀规律37-38
• 3.3.2 在 20 ℃水中养护至 365 d的条件下，掺 30 %粉煤灰的普通水泥净浆试件随纳米MgO掺量变化的膨胀规律38-39
• 3.3.3 在 20 ℃水中养护至 365 d的条件下，掺与不掺粉煤灰的普通水泥净浆试件随纳米MgO掺量变化的膨胀规律对比研究39-41
• 3.4 纳米MgO与粉煤灰掺量对普通水泥胶砂试件的强度影响研究41-44
• 3.4.1 纳米MgO对不掺粉煤灰的普通水泥胶砂试件强度影响研究41-42
• 3.4.2 纳米MgO对掺 30 %粉煤灰的普通水泥胶砂试件强度影响研究42-43
• 3.4.3 纳米MgO对掺与不掺粉煤灰的普通水泥胶砂试件强度影响对比研究43-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第4章 纳米MgO和粉煤灰掺量对硅酸盐水泥的膨胀性能影响45-61
• 4.1 纳米MgO在掺与不掺粉煤灰的硅酸盐水泥净浆中的安定性掺量分析45-47
• 4.1.1 纳米MgO在不掺粉煤灰的硅酸盐水泥净浆中的体积安定性掺量分析45-46
• 4.1.2 纳米MgO和轻烧MgO在掺 30 %粉煤灰的硅酸盐水泥净浆中的体积安定性掺量分析46-47
• 4.2 纳米MgO在掺与不掺粉煤灰的硅酸盐水泥净浆中的水化速率研究47-48
• 4.2.1 纳米MgO在不掺粉煤灰的硅酸盐水泥净浆中的水化速率研究47
• 4.2.2 纳米MgO在掺 30%粉煤灰的硅酸盐水泥净浆中的水化速率研究47-48
• 4.3 纳米MgO和粉煤灰掺量对硅酸盐水泥净浆试件膨胀性能影响分析48-56
• 4.3.1 在 20 ℃水中养护至 365 d的条件下，，不掺粉煤灰的硅酸盐水泥净浆试件随纳米MgO掺量变化的膨胀规律48-49
• 4.3.2 在 40 ℃水中养护至 365 d的条件下，不掺粉煤灰的硅酸盐水泥净浆试件随纳米MgO掺量变化的膨胀规律49-51
• 4.3.3 掺纳米MgO的硅酸盐水泥净浆试件在 40 ℃和 20 ℃水中养护条件下的膨胀规律对比研究51-52
• 4.3.4 在 40 ℃水中养护至 365 d的条件下，掺 30 %粉煤灰的硅酸盐水泥净浆试件随纳米MgO掺量变化的膨胀规律52-53
• 4.3.5 在 40 ℃水中养护至 365 d的条件下，掺与不掺粉煤灰的硅酸盐水泥净浆试件随纳米MgO掺量变化的膨胀规律对比研究53-56
• 4.4 纳米MgO与粉煤灰掺量对硅酸盐水泥胶砂试件的强度影响研究56-58
• 4.4.1 纳米MgO掺量对不掺粉煤灰的硅酸盐水泥胶砂试件强度影响研究56-57
• 4.4.2 纳米MgO掺量对掺 30 %粉煤灰的硅酸盐水泥胶砂试件强度影响研究57-58
• 4.4.3 纳米MgO掺量对掺与不掺粉煤灰的硅酸盐水泥胶砂试件强度影响对比研究58
• 4.5 本章小结58-61
• 第5章 轻烧MgO和粉煤灰掺量对硅酸盐水泥的膨胀性能影响61-71
• 5.1 轻烧MgO在掺与不掺粉煤灰的硅酸盐水泥净浆中的安定性掺量分析61-62
• 5.1.1 轻烧MgO在不掺粉煤灰的硅酸盐水泥净浆中的体积安定性掺量分析61-62
• 5.1.2 轻烧MgO在掺 30 %粉煤灰的硅酸盐水泥净浆中的体积安定性掺量分析62
• 5.2 轻烧MgO和粉煤灰掺量对硅酸盐水泥净浆试件膨胀性能影响分析62-68
• 5.2.1 在 40 ℃水中养护至 365 d的条件下，不掺粉煤灰的硅酸盐水泥净浆试件随轻烧MgO掺量变化的膨胀规律62-64
• 5.2.2 在 40 ℃水中养护至 365 d的条件下，不掺粉煤灰的硅酸盐水泥净浆试件分别掺纳米MgO和轻烧MgO的膨胀规律对比分析64-65
• 5.2.3 在 40 ℃水中养护至 365 d的条件下，掺 30%粉煤灰的硅酸盐水泥净浆试件随轻烧MgO掺量变化的膨胀规律65-66
• 5.2.4 在 40 ℃水中养护至 365 d的条件下，掺 30%粉煤灰的硅酸盐水泥净浆试件分别掺纳米MgO和轻烧MgO的膨胀规律对比分析66-67
• 5.2.5 在 40 ℃水中养护至 365 d的条件下，掺与不掺粉煤灰的硅酸盐水泥净浆试件随轻烧MgO掺量变化的膨胀规律对比研究67-68
• 5.3 本章小结68-71
• 第6章 结论与展望71-75
• 6.1 研究总结71-73
• 6.2 未来展望73-75
• 参考文献75-79
• 作者在攻读硕士学位期间所取得的科研成果79-81
• 致谢81

【参考文献】

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本文编号：1021823