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基于力学性能的水泥基材料矿物掺合料优化研究

作　者: 双凯伟
导　师: 胡明玉
学　校: 南昌大学
专　业: 结构工程
关键词: 水泥基材料 力学性能 变形性能 矿物掺合料
分类号: TU528
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


水泥基材料的力学性能是建筑材料科学的重大研究课题。在有限的条件下如何最大限度地提高水泥基材料的力学性能,一直是各国专家学者研究的热点问题。近年来,随着科学技术的快速发展,通过在水泥基材料中掺入矿物掺合料已经成为提高其力学性能和耐久性能的有效途径之一。本文研究的目的是以粉煤灰、矿渣、硅藻土、沸石和硅灰作为矿物掺合料,通过设计矿物掺合料种类和掺量对水泥基材料力学性能改性的正交试验,研究各种活性矿物掺合料对水泥基材料力学性能的影响,寻求最佳的矿物掺合料种类和掺量。最后,通过三轴围压实验得到掺入各种矿物掺合料水泥基材料试样的应力—应变曲线,分析各组试样的变形性能,并对各曲线进行分析对比,得到矿物掺合料对韧性影响的规律。主要研究结论如下:(1)当矿物掺合料的替代率为45%或矿渣参与复合时,水泥基材料的变形性能和韧性比普通硅酸盐水泥差,而粉煤灰与硅藻土或硅灰复合,矿物替代率为35%时,水泥基材料的变形性能和韧性比普通硅酸盐水泥好。(2)在矿物掺合料的替代率相同的条件下,粉煤灰、矿渣与硅藻土的复合对水泥基材料阬压、抗折强度的改性效果优于与沸石复合时的改性效果,而粉煤灰、矿渣与硅灰的复合取得的效果最佳。但综合强度和经济因素,粉煤灰、矿渣与硅藻土的复合是最理想的方案。同时,矿渣与硅藻土或硅灰的复合时,水泥基材料的韧性和变形性能低于粉煤灰与硅藻土或硅灰的复合时取得的效果。(3)矿渣、粉煤灰与硅藻土、沸石复合,各掺合料的比例为6:1时水泥基材料的抗压、抗折强度高于比例为2:1时取得的改性效果;矿渣、粉煤灰与硅藻土、硅灰复合,各掺合料的比例为2:1时水泥基材料的抗压、抗折强度高于比例为9:1时取得的改性效果。在粉煤灰与硅藻土按照2:1的比例复合时,水泥基材料的韧性和变形性能要比按照9:1比例复合时取得的效果好。(4)硅灰对水泥基材料的力学性能改性效果较好,且一般高于采用复合矿物掺合料的改性效果,是水泥基材料优良的矿物掺合料。(5)从抗压和抗折角度出发,水泥基材料最优的矿物掺合料组合及最优掺量:粉煤灰、矿渣与硅藻土按比值为6:1复合,复合矿物掺合料的替代率为35%。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第1章 绪论  10-17
  1.1 本课题选题背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-16
    1.2.1 粉煤灰对水泥基材料力学性能的影响  11-13
    1.2.2 粒化高炉矿渣对水泥基材料力学性能的影响  13-14
    1.2.3 钢渣对水泥基材料力学性能的影响  14
    1.2.4 硅灰对水泥基材料力学性能的影响  14-15
    1.2.5 复合矿物掺合料对水泥基材料力学性能的影响  15-16
  1.3 本课题的研究内容  16-17
第2章 试验原材料及主要设备  17-25
  2.1 试验原材料  17-21
    2.1.1 水泥  17
    2.1.2 标准砂及拌合水  17
    2.1.3 实验主要的矿物掺合料  17-21
  2.2 试验主要设备  21-25
第3章 水泥基材料的配合比确定及实验方案  25-28
  3.1 水泥基材料配合比确定及实验方案  25
  3.2 水泥基材料抗压、抗折试验方案  25-26
    3.2.1 试块制作  25-26
    3.2.2 试块养护  26
    3.2.3 抗折强度实验  26
    3.2.4 抗压强度实验  26
  3.3 水泥基材料三轴围压试验  26-27
    3.3.1 试块制作  26-27
    3.3.2 实验步骤  27
  3.4 本章小结  27-28
第4章 水泥基材料力学性能改性研究  28-50
  4.1 第一次正交试验结果及分析  28-38
    4.1.1 各组试验材料用量  28-29
    4.1.2 实验结果  29-32
    4.1.3 实验结果分析  32-38
  4.2 第二次正交试验结果及分析  38-47
    4.2.1 各组试验材料用量  38-39
    4.2.2 实验结果  39-41
    4.2.3 实验结果分析  41-47
  4.3 正交试验结果综合分析  47-48
  4.4 本章小结  48-50
第5章 水泥基材料三轴围压试验及分析  50-63
  5.1 水泥基材料韧性和变形性能试验分析原理  50-51
  5.2 各组试验材料用量  51-52
  5.3 三轴围压试验结果  52-57
  5.4 三轴围压试验结果分析  57-62
    5.4.1 极限强度分析  57-59
    5.4.2 切线弹性模量分析  59-60
    5.4.3 峰值应变分析  60-61
    5.4.4 韧性分析  61-62
  5.5 本章小结  62-63
第6章 结论与展望  63-66
  6.1 结论  63-64
  6.2 展望  64-66
致谢  66-67
参考文献  67-70
附录  70-74
攻读学位期间的研究成果  74

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑材料 > 非金属材料 > 混凝土及混凝土制品
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