水泥混凝土組成材料的熱相互作用與熱再生體系的研究.pdf

1、本課題系統(tǒng)評價了水泥混凝土材料體系在環(huán)境服役溫差(20℃～85℃)和高溫條件(至900℃)下組成相間的熱相互作用。通過測量并分析組成相的熱變形特性,探討了從熱相互作用角度設計水泥混凝土的材料組成和進行性能調控的原理與方法。根據混凝土組成相在高溫下的熱相互作用規(guī)律,提出了廢棄混凝土熱再生高效利用的方法,并指出制備含脫水相復合膠凝材料的可行性。
　　 課題研究主要包括三大主要部分,即(a)測試水泥混凝土組成相的熱變形特性,揭示不同組

2、成相由于溫度變化而產生變形的規(guī)律;(b)觀測和探討在環(huán)境服役溫差下和高溫下混凝土結構的亞微觀熱致?lián)p傷規(guī)律,并分析混凝土結構的熱損傷機理,提出環(huán)境服役溫度范圍內具有熱抵抗能力耐候混凝土材料組成的設計方法:(c)利用混凝土組成相高溫下的熱相互作用和高溫化學變化,研究高效熱回收廢棄混凝土,并制備高品質再生骨料和新型膠凝材料的可行性。
　　 第一部分的主要研究結果如下:
　　 ◆在環(huán)境服役溫差和高溫條件下,混凝土材料體系中主要相

3、硬化水泥漿和集料之間呈現(xiàn)熱變形的差異,這種差異的大小依賴于溫度范圍、硬化水泥漿的組成和集料的類型。
　　 ◆硬化水泥漿的熱膨脹性能是由孔溶液、孔結構和水化后固體網絡共同作用,在環(huán)境服役溫差下飽和狀態(tài)硬化水泥漿的熱膨脹性能取決定于溫度,養(yǎng)護期齡和限制孔液量。
　　 ◆礦物和纖維可以改善升溫階段的熱膨脹,但同時會產生熱循環(huán)后的收縮;苯丙乳液和丁苯乳液對熱變形的改善效果良好,但需要考慮最佳摻量。設計熱改性的外摻物硬化水泥漿,不

4、僅僅需要考慮溫升產生的熱膨脹,而且還需要注意熱循環(huán)后的收縮性能。第二部分的主要研究結果如下:
　　 ◆在環(huán)境服役溫差下,由于混凝土組成相間熱不相容性的存在,隨著熱循環(huán)次數越多,熱疲勞微裂紋逐漸產生并擴展,最終導致性能逐步下降。在經過120次熱循環(huán)后,混凝土試件的抗壓強度值下降了30％。
　　 ◆在高溫下砂漿和石灰石集料的熱膨脹系數呈現(xiàn)溫度的依賴性。在室溫～170℃內粗集料界面區(qū)呈現(xiàn)熱致拉應力,而在170℃～800℃呈現(xiàn)熱

5、致壓應力,這導致了切線和射線熱致微裂紋出現(xiàn)在不同的溫度范圍。第三部分的主要研究結果如下:
　　 ◆根據水泥漿體和骨料熱膨脹的差異性及高溫化學反應,提出利用熱處理高效分離制備優(yōu)質骨料和得到活化砂漿的技術路線。
　　 ◆由于熱處理回收水泥砂漿中的脫水相具有再水化的特性,通過結合工業(yè)廢棄物粉煤灰、磷石膏和少量水泥,可以制備不同等級的干混建筑砂漿。
　　 ◆硬化水泥漿的脫水條件和初始水灰比決定了脫水水泥漿的再水化特性。結