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超高性能混凝土(UHPC)因其优异的力学性能、施工性能和耐久性能而成为近几十年来世界各国混凝土材料的研究热点,但普通UHPC因灰色和粗犷的外观限制了它在装饰性建筑中的应用。近年来我国开始关注利用UHPC方法制备无机人造石材、建筑装饰板材和清水混凝土,并出现了一批工程应用实例。本文利用白色硅酸盐水泥和江西特色固废资源(锂渣、超细白矿粉)制备UHPC,研究了各组分材料对UHPC物理力学性能的影响,采用正交试验优化了矿物掺合料的组合掺量方案,采用XRD、SEM、TG-DSC等手段研究了UHPC的水化进程和硬化水泥浆体的微观结构;利用CPM模型和Matlab软件优化了UHPC的骨料级配;制备出了性能优异的白色超高性能混凝土(WUHPC)。得到以下研究结论:(1)掺加适量的高效减水剂和硅灰能大幅度提高UHPC的工作性能和力学性能。掺加1.5%的SD-600P-02型粉体减水剂、10%的硅灰,在超低水胶比(0.2)条件下,即可使UHPC达到自密实要求,同时3d抗压强度可达80 Mpa,28d抗压强度可达到112Mpa。(2)石英粉和石英骨料对改善UHPC的力学性能和抗裂性能可发挥重要作用。石英粉掺量控制在30%以内,能增强抗裂性能、提高强度,并减小流动度。石英骨料的适宜掺量范围为120%~130%(胶砂比为1∶1.2~1.3),石英砂适宜细度模数为2.17;采用CPM模型和Matlab软件准确预测石英砂堆积密实度,建立了堆积密实度与强度的多项式公式,按最紧密堆积原理优化了UHPC的骨料级配,制备出了28d抗压强度为124.05Mpa的UHPC。(3)掺加锂渣可以提高UHPC的抗折强度、抗冲击性能、耐磨性、抗氯离子渗透、抗裂性能,但对工作性能和抗压强度有负面影响。正交试验表明,锂渣-矿粉二元掺合料体系对UHPC强度产生协同正效应,复掺锂渣-矿粉对UHPC的强度贡献明显好于单掺。(4)掺加钢纤维能大幅度提高UHPC的强度、抗冲击、耐磨性和抗裂性,但会降低UHPC的流动度。钢纤维体积掺量为2%时(1型与2型钢纤维掺量比为1),UHPC的28d抗折、抗压强度分别可达到76.81Mpa、180.72Mpa。(5)推荐WUHPC优化配合比为,水:胶凝材料:石英骨料:减水剂的质量比为0.2:1:1.2:0.015,钢纤维体积掺量为2%以内。胶凝材料中硅灰掺量为10%、锂渣掺量为6%以内、矿粉掺量为10%以内,其余为白色硅酸盐水泥。石英骨料中石英砂与石英粉质量比例为5:1。(6)水化进程研究表明,水胶比越高,水化进程越快,水化产物越多。当水胶比在0.2以上时,水化进程能满足UHPC强度的发挥要求。但水胶比为0.17时,会明显影响早期强度。SEM观察显示,硅灰、矿粉和锂渣等活性掺合料能显著增加界面过渡区的致密性。硅灰-矿粉和硅灰-锂渣二元体系均可产生协同火山灰活性效应,使UHPC硬化浆体形成致密凝胶结构,难以观察到针状的Aft产物。