无机非金属材料工程毕业论文开题报告

1、毕业论文开题报告题目内养护对粉煤灰混凝土性能影响学院土木工程学院专业无机非金属材料工程班级0134101学号013410146学生姓名杨建取指导教师刘富玲开题日期2014.3.28内养护对粉煤灰混凝土性能影响开题报告一、选题的背景与意义：（一）课题研究来源本课题来源于河南省科技厅重点科技攻关项目： 绿色高性能自养护粉煤灰混凝土技术研究。（二）课题研究的目的通过对不同类型的内养护剂和同种内养护剂不同掺入量对粉煤灰混凝土性能影响这一课题的研究，改善混凝土内部的湿度场，提高了混凝土内部的含湿量，达到控制混凝土收缩变形、控制混凝土开裂、增强粉煤混凝土的抗压强度、抗渗、抗冻融循环能力的目的。（三）课题研

2、究的意义粉煤灰混凝土虽然在工程建筑领域中被大量应用， 但是它有许多的缺点， 混凝土中掺入粉煤灰后， 导致用水量的降低， 从而需要更为严格的养护制度来确保混凝土强度正常展。但是，在工程实际中施工环境、施工条件等因素的限制，并不能够为混凝土提供严格的养护制度，从而限制了粉煤灰混凝土强度的发展、应用范围。还存在水化热高、温度应力大、自收缩高等问题，容易在成型早期因温度应力和自收缩过大而产生开裂，自收缩主要是由水泥水化过程中的自干燥引起的。而饱水轻集料（LWA ）和超强吸水剂（ SAP）等内养护剂作为自养护组分为粉煤灰混凝土提供自养护给水能够更好地使粉煤灰混凝土发挥出其既有优势， 同时也解决其本身存在

3、的一些问题。 在粉煤灰混凝土的硬化过程中提供充足的水分， 使水泥水化进行的更加的充分， 从而也提高了粉煤灰混凝土的整体密实度，进而减少了混凝土内部的空隙，增加其内部网状结构的连结数量，使其抗渗、抗冻融循环的能力得到很大的提高。扩大粉煤灰混凝土的应用范围，提高其在建筑工程等领域的地位。2二、国内外研究现状：（一）国内研究现状粉煤灰混凝土作为一种常用的建筑材料，在建筑工程领域等地方得到了大量的应用。它有许多的优点， 如替代部分水泥、 节约生产成本、 降低混凝土水化热和早期强度、降低渗透性和耐久性同时在混凝土中掺加粉煤灰节约了大量细骨料；减少了用水量； 改善了混凝土拌和物的和易性； 增强混凝土的可泵

4、性； 减少了混凝土的徐变； 减少水化热、热能膨胀性；提高混凝土抗渗能力；增加混凝土的修饰性。但是粉煤灰混凝土也存在早期自收缩明显， 容易引起混凝土开裂等问题。 而通过对粉煤灰混凝土在自然养护、 标准养护、浸水养护以及带模水养护条件下的强度以及收缩性能的研究，证明早期供水养护对其性能有很大影响。但是，带模水养护与浸水养护的效果相当，且费工费时，不利于其现场施工应用。 还有人研究了水养护的粉煤灰混凝土，发现其表面仍然会产生微裂与掉角的现象。 因此，上述养护方法均不能从根本上解决粉煤灰混凝土早期自收缩和开裂的问题。 同济大学杨全兵进行了在水中养护两年的高性能混凝土自干燥的研究， 发现虽然外层自干燥现

5、象有所削弱， 但是内层的自干燥现象仍然存在，而混凝土内毛细孔相对湿度的降低， 是高性能混凝土自收缩以及干燥收缩产生的主要原因 1 。华南理工大学的叶华等在低水胶比的混凝土中掺入了内养护剂高吸水聚合物，其在缓解自干燥、减小自收缩方面取得了一定的成效 2 。合肥工业大学的姚明甫等在基于国外 Jensen 的理论基础上对超强吸水剂的内养护实验进行研究，全面地验证了超强吸水剂对混凝土的收缩性能以及力学性能的影响， 证实了内养护混凝土的自收缩率以及干缩率有显著的降低， 而且通过表面吸水率实验表明利用高吸水聚合物的内养护作用改善了混凝土内部结构，使之更加致密，养护效果也最好3 。东南大学的钱春香等研究高吸

6、水聚合物对混凝土收缩开裂的改善作用也取得了一定成效， 实验结果证实了高吸水聚合物可以很显著地改善混凝土的收缩开裂性能， 同时也验证了高吸水聚合物的使用可显著提高在自然环境中养护的混凝土的强度，甚至可以替代混凝土的标准养护4 。（二）国外研究现状使用高吸水聚合物作为混凝土内养护材料的概念是由丹麦学者O.M.Jensen 和P.F.Hansen在 2001 年提出，他们认为，溶胀的高吸水聚合物会在环境 PH 或离子浓度大的情况下释放出水分 5 。对于水泥水化的过程来说，水泥内部的组成成分遇水开始水化以后，由于水化生成的钙离子溶解到水中，体系的 PH 上升。阳离子浓度伴随着水泥水化的进行不断的增加，

7、 从而促使高吸水聚合物不断地释放出来水分， 并且供给水泥进一步水化所需要的水分。 另外，由于高吸水聚合物与其内部未释放的水的蒸发需要消耗的能量较大，加之高吸水聚合物离子表面成膜，使干燥速度减慢，从而减缓了由蒸发引起的水分损耗。这一方法的提出得到了国外学者的一致认同。3随后， Lura6 和日本的 Shin-Igarashi7 在混凝土中掺入平均粒径数百微米、吸水率为自身重量数百倍的高吸水聚合物，显著降低甚至消除了低水胶比混凝土的子收缩，验证了 Jensen 的结论。2008 年 Jensen又发表文章总结了高吸水聚合物在高性能混凝土中的影响作用。他认为，由于高吸水聚合物的添加使水泥浆体内部相对

8、湿度大为增加， 使混凝土的收缩率减少、应力集中和相应的裂缝减少或消除。同时，高吸水聚合物微粒收缩产生气泡，增加了混凝土的含气量， 从而提高了混凝土的抗冻性。 其原理类似于引气剂， 而不同的是，引气剂的加入会导致混凝土的强度下降， 但是高吸水聚合物的加入却可以使混凝土强度略有上升。综合国内外研究的现状可见， 通过在混凝土中掺入一定量的内养护剂来改善混凝土的各种性能的研究开始的时间比较晚，有许多的方面不太完善，处于起步阶段。国内大部分的研究都集中在高吸水聚合物用作高性能混凝土内养护剂的改善作用， 但是对于粉煤灰混凝土这种普通常用的混凝土方面研究的不是太多， 不同种类的内养护剂、 不同掺入量的内养护

9、剂对粉煤灰混凝土的性能影响这方面还有待完善。 国内外研究通常是在标准养护条件下来研究内养护剂对混凝土各种性能的影响， 而没有研究在工程实际等自然养护条件下内养护剂对混凝土性能的影响。 因此，进行内养护对粉煤灰混凝土性能的影响研究很有必要。4三、课题研究内容及创新课题研究内容1、确定不同内养护剂掺入粉煤灰混凝土中对粉煤灰混凝土性能影响最为显著的内养护剂。主要是确定不同的内养护剂在掺入粉煤灰混凝土中时候， 它们对混凝土的硬化过程的影响，该实验过程中，首先要确定好粉煤灰混凝土中粉煤灰的含量，这需要其是一个定量， 而各种不同的内养护剂的掺入量也应该控制为等量， 在这样的实验条件和情况下可以看出这几种养

10、护剂中哪一种内养护剂最能够提高混凝土的整体抗压强度、抗渗、抗冻融循环的能力。在实验过程中需要测定混凝土试块的3d、 7d、28d 的强度值，并且该过程中每种内养护剂粉煤灰混凝土试块还必须要做两组以上的试块进行实验， 通过多组试块的抗压强度测定来取其平均值，从而使实验结果更加的可靠。2、确定同种内养护剂不同掺量对粉煤灰混凝土性能影响最为显著的的掺入量。主要在于纵向的实验比较， 通过上面的横向实验过程可以确定出何种的内养护剂对粉煤灰混凝土的强度等性能影响最为显著，最能够提高其强度值、抗渗能力、抗碳化能力、抗冻融循环能力等。 而对于该种的内养护剂并不知道其所表现出的影响力是最大的影响产量，因此还需要

11、其进行纵向的比较。 也就是同种内养护剂在含量的不同情况下对同等粉煤灰取代量的粉煤灰混凝土的各种性能指标的影响， 从而确定其最佳的掺量。 从而根据以上两个大的方面来确定不同材料的内养护剂在不同掺量的情况下对粉煤灰混凝土的性能的影响。内养护技术主要用到两种最基本的内养护剂饱水轻集料（ LWA ）和超强吸水树脂（ SAP，又名高吸水聚合物），而本次的研究也主要是围绕着两种材料进行相关的粉煤灰混凝土实验。 同时，在实验过程中还要摸索研究内养护剂最佳掺入量和其与混凝土中水的掺入量的关系。3、两种内养护剂复合掺入预制粉煤灰混凝土中，与基准组、最优内养护剂单独使用组对比，采用测试 7d 抗压强度来确定复合使

12、用效果。课题研究的创新1、本课题研究打破粉煤灰混凝土传统内养护的试验条件，采用自然地外界环境养护，实现粉煤灰混凝土在施工中从标准养护室到施工现场的转变。2、本课题研究采用饱水轻集料和超强吸水树脂复合使用，打破传统粉煤灰混凝土试验中内养护剂单独使用的局限。5四、课题的研究方法：本课题的研究方法主要是以对比试验、变量控制为主来进行的。（1）在实验室设备条件允许情况下通过混凝土内部相对湿度测试仪探明内养护条件下混凝土内部相对湿度的变化规律;（2）采用预湿的饱水轻集料、高吸水聚合物等作为释水因子引入胶凝浆体中提供内养护环境，同时，可以采用扫描电镜来观察粉煤灰混凝土内部结构和胶凝浆体裂缝的发展变化规律；

13、（3）采用电液式压力试验机来测定达到规定龄期的粉煤灰混凝土试块的抗压强度，用 3d、 7d、28d 的强度值来体现混凝土各方面的性能。研究主要技术路线如图 1。查阅先关资料、文献确定粉煤灰混凝土中在预配混凝土掺入不确定研究方向、方法粉煤灰取代量、混凝同量同种类的内养护土配合比剂，分别制作试块组测定所做混凝土试块在预配混凝土掺入不测定所做混凝土试块3d、7d 强度，确定等同种同量内养护剂，3d、 7d 强度，确定各掺量中最优内养护剂分别制作试块组种内养护剂最优掺量综合上述最优掺量、对上述试块组进行外对实验过程中出现的问内养护剂试块组，测观分析、内部结构分题进行分析、得出结论，定该组试块 28d

14、强度析，与基准组进行对总结整个实验研究图 1.主要技术路线6五、研究计划及预期成果：1. 研究计划：(1)第 1-3 周进行毕业实习、收集相关文献资料；(2)第 4-5 周确定实验方案、完成开题报告；(3)第 6-12 周进行实验并完成毕业论文初稿；(4)第 13-15.5 周修改毕业论文，进行毕业答辩。2. 研究预期成果：内养护剂可有效地改善粉煤灰混凝土的自收缩和干燥收缩， 使混凝土的抗开裂性能得到提高，同时在一定程度上改善了混凝土强度及抗冻性能。并且，高吸水性聚合物（ SAP）对粉煤灰混凝土性能的影响要大于饱水轻集料对其的影响。同时，内养护剂在自然环境条件下仍然能够很好地提高粉煤灰混凝土的

15、性能。7六、参考文献：1 杨明，周士琼，李益进，等 . 粉煤灰高性能混凝土养护的试验方法研究 J . 混凝土与水泥制品， 2001，（5）：10-12.2 叶华，赵建青，张宇 . 吸水树脂水泥基材料自养护外加剂的研究 J . 华南理工大学学报自然科学版， 2003，31（ 4）：41-44.34姚明甫 . 养护对高性能混凝土性能影响的研究 D . 合肥：合肥工业大学， 2004:13-45.陈德鹏，钱春香，赵洪凯，等 . 内养护措施改善混凝土收缩开裂性能 J. 特种结构， 2007，24（ 1）：57-60.5 Ole. Mejilhede. Jensen, Per Freiesleben.

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