碱激发风积沙混凝土力学性能及耐久性能试验研究

来源 :内蒙古农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenzhe1987827
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在全球碳中和、碳达峰背景下,立足内蒙古河套灌区水工混凝土特殊服役环境和当地丰富的粉煤灰和风积沙资源,研究室温环境下,通过碱激发技术实现粉煤灰高替代水泥配置风积沙混凝土,既是对固体废弃物粉煤灰和风积沙的再利用,也是减少全球碳排放的有效措施。从宏观、微观、化学组成等角度研究室温养护下不同碱掺量粉煤灰风积沙混凝土的力学性能、耐久性能以及孔隙结构和化学成分演化规律,并运用Weibull分布函数建立碱激发风积沙混凝土寿命预测模型,探究室温环境各因素对耐久性的影响机制,为碱激发风积沙混凝土在实际工程的推广应用提供理论支撑。主要研究成果如下:1.室温养护环境碱激发技术可有效提高粉煤灰的利用率,且有助于增加风积沙混凝土抗压强度。研究发现粉煤灰掺量20%~40%之间,5%NaOH掺量为最佳用碱量,40%粉煤灰掺量碱激发风积沙混凝土抗压强度与20%粉煤灰掺量的普通风积沙混凝土的抗压强度相当,碱激发技术(5%Na OH)使粉煤灰在混凝土中对水泥的替代率由20%增加到40%。2.室温环境碱激发粉煤灰制备风积沙混凝土有利于提高其抗风蚀、抗冻融、抗风蚀-冻融耐久性能。风沙吹蚀使风积沙混凝土表面出现吹蚀坑,粉煤灰掺量越大,其抗吹蚀性能越低,但碱激发风积沙混凝土的抗吹蚀性能优于普通风积沙混凝土;适量碱性激发剂有助于提高风积沙混凝土的抗冻耐久性,20%~40%粉煤灰混凝土中掺入5%Na OH的碱激发风积沙混凝土的抗冻性最优;在风蚀-冻融耦合作用会加快碱激发风积沙混凝土的损伤进程,碱激发风积沙混凝土的抗风蚀-冻融性能优于普通风积沙混凝土。3.紫外吸收光谱和红外吸收光谱试验显示碱激发作用下风积沙混凝土内产生聚合度更高的水化产物N-A-S-H;微观孔隙结构试验发现适量碱掺入能够改善风积沙混凝土的孔隙结构。高聚合的水化产物有利于降低混凝土的孔隙率,优化孔隙结构;冻融环境下混凝土主要发生物理破坏,孔隙变化主要是无害孔向有害孔的演变;风蚀-冻融环境下混凝土孔隙主要为无害孔和少害孔向多害孔转化。4.选择冻融循环和风蚀-冻融循环的相对动弹性模量来描述损伤度,引入Weibull分布理论,建立了碱激发风积沙混凝土的冻融寿命预测模型和风蚀-冻融寿命预测模型,体现了碱激发风积沙混凝土在不利服役环境的损伤规律。
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