粉煤灰在水泥基复合材料中的作用时效及其作用机理

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1、密级：公开论文类型：应用研究工程硕士学位论文粉煤灰在水泥基复合材料中的作用时效及其作用机理EffectAgingandItsMechanismofActionduringtheHydrationProcessofComplexBinder培养单位：材料科学与工程学院专业领域：材料工程学生姓名：汤青青校内导师：孙国文副教授校外导师：杨建明教授二○一八年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书

2、而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：带格式的:字体:小三摘要带格式的:字体:小三粉煤灰是燃煤电厂的副产品，因一

3、种广泛应用于混凝土和大体积工程中的活性矿物掺合料，其在水泥基复合胶凝材料中具有良好微集料效应、火山灰效带格式的:字体:小四应、和形态效应，广泛应用于土木工程中。然而，由于粉煤灰在混凝土中的作用复杂，其作用时效、作用效应和作用机理不明晰，不同的人对于粉煤灰的研究理论不同导致粉煤灰在水泥基复合胶凝材料中的作用时效和作用机理不明晰导致人们对粉煤灰的认识和使用存在较大偏颇，所得试验结果的分析也存在较大争议，在一定程度上限制了粉煤灰的大掺量应用。因此研究粉煤灰在混凝土中作用时效和作用机理，即何时起物理作用、何时起化学作用对粉煤灰的合理带格式的:字体:小四使用有重大指导意义；。另外，由于粉

4、煤灰的活性低导致大掺量粉煤灰混凝土早带格式的:字体:小四期强度过低，诱使混凝土早期开裂严重，后期强度和耐久性降低，这也在很大带格式的:字体:小四程度上限制其大掺量应用。因此，如何对粉煤灰进行有效激发并探明其激发机带格式的:字体:小四带格式的:字体:小四理，成为当前粉煤灰利用研究的技术关键和难点，也为大掺量粉煤灰混凝土配带格式的:字体:小四置和使用奠定了理论依据。工程上对于I级粉煤灰的利用率一般为20%左右，与带格式的:字体:小四国外相比，利用率较低，那么大幅度提高大掺量粉煤灰的应用成为目前亟待解决的问题。为了提高粉煤灰的利用率，首先明晰粉煤灰在水泥基复合胶凝材料中的作用时效和作

5、用机理，并在以上基础上研发出一种能够提高大掺量粉煤灰水泥基复合胶凝材料早期强度的激发剂。本文通过与细度基本相近的石英粉进行对比研究，对高、钙粉煤灰-水泥净浆、胶砂、混凝土电通量进行强度和混凝土氯离子抗渗透性测试，探讨粉煤灰何时起物理作用，何时起化学作用，并在此基础上采用X-射线衍射（(XRD）)、综合热分析（(TG-DTG）)、扫描电镜和微区能谱分析（(SEM-EDS）)、氮气吸附法（(BET）)以及红外光谱（(FIR）)等微观测试手段，测试粉煤灰水泥基复合胶凝材料和石英粉水泥基复合胶凝材料在不同龄期下的氢氧化钙(Ca(OH)2)Ca(OH)2相对含量的相对变化规律、水化历程、

6、水化产物微观形貌的演变规律、化学结合水、粉煤灰水化程度以及孔结构等，进一步揭示粉煤灰在水泥基复合胶凝材料中的作用时效、作用效应以及水化作用机理，并在以上实验的基础上选用氢氧化钙、硅酸钠、硫酸钠、三乙醇胺等市售的化学试剂进行单掺、复掺和三掺试验，通过正交试验选出最佳掺量、最佳配合比以及最佳激发剂种类，并采用XRD、SEM-EDS、BET等微观测试手段揭示激发剂的激发机理。通过以上研究，得到的主要结论如下：(1)在28d时，掺加低钙粉煤灰的样品抗折、抗压强度分别为对比组试样的89.9%和72.2%；掺石英粉的样品抗折、抗压强度为对比组试样的76.9%。56d时，掺低钙粉煤灰的样品的

7、强度开始超过掺石英粉的样品的强度。结合低钙粉煤灰在56d的水化程度仅为1.36，说明粉煤灰在56d之前起到了物理填充作用；56d时开始发生火山灰活性。由SEM-EDS可知在56d时，少量低钙粉煤灰颗粒表面稍微有些粗糙，此时水化产物之间粘结紧密，结构也较早期密实。由BET证实，180d时掺加低钙粉煤灰的样品的孔径由大孔(60nm)向凝胶孔(10nm)方向偏移。掺高钙粉煤灰的样品与掺低钙粉煤灰的样品基本相似，唯一不同的是高钙粉煤灰在28d时开始发生火山灰效应。(2)通过对低钙粉煤灰进行单掺、复掺