碱激发混凝土收缩研究

1、碱激发水泥和混凝土收缩研究汇报人：王桂生2016年4月1日报告大纲一、研究背景二、研究目的与意义三、碱激发材料收缩分类四、碱激发材料收缩测试方法五、影响碱激发材料收缩因素六、碱激发混凝土应用实例一、研究背景 每年，全球制造混凝土的总量高达120亿吨，其中需要消耗波特兰水泥16亿吨。事实上，生产1吨水泥大约有0.8吨的CO2排放到大气中。据统计水泥制造业的碳排放占全球碳排放的5%-8%，这会加剧环境污染、温室效应。 目前，我国高炉矿渣的年产量达1.2亿吨，钢渣年产量达5000万吨，粉煤灰年产量达3亿-4亿吨，除了高炉矿渣作为水泥工业的掺料应用得较好以外，其他废渣的应用很少，大量未被利用。这些未被

2、利用的工业废渣不仅污染环境，还会造成土地的浪费。 一、研究背景 碱激发胶凝材料是利用碱性激发剂或硫酸盐或碳酸盐激活粉煤灰、矿渣、钢渣等工业固体废弃物制成的一种可以替代水泥的绿色胶凝材料，具有早强、高强、低水化热、耐硫酸盐腐蚀等优点。 碱激发胶凝材料生产不但不排出废料，而且还可以消纳大量的工业废料作为其原料，减少这些工业废料对环境的污染。其生产基本上可以做到无CO2排放。 一、研究背景 碱激发矿渣粉煤灰水泥和混凝土虽然具有耗能低、早强高强、低水化热、耐酸碱腐蚀好、抗氯离子腐蚀性强、抗渗抗冻性能良好等特性，但也存在着收缩大、易产生裂缝等问题。其中由于收缩导致混凝土的开裂会影响耐久性，这也成为制约其

3、发展和应用的主要原因。 二、研究目的与意义 研究目的：探究不同配比下碱激发矿渣粉煤灰水泥和混凝土收缩特性，找到其收缩机理，致力于解决其收缩过大的原因。 研究意义：突破碱激发矿渣粉煤灰水泥和混凝土因为收缩过大而其应用遭到限制的瓶颈，进一步解决工业废渣粉煤灰、矿渣的堆积，减少水泥行业中的碳排放。三、碱激发材料收缩分类 碱激发矿渣粉煤灰水泥早期收缩分为化学收缩、自收缩、干燥收缩。 化学收缩：不受外界环境影响下，水泥基材料由于水化反应产物的密度比反应物大而产生体积减小的现象。 自收缩：与外界没有水分交换、不受限制的条件下水泥基材料的收缩。 干燥收缩：由于水泥基材料中水分迁移和散失导致的收缩。三、碱激发

4、材料收缩分类 碱激发矿渣粉煤灰混凝土早期收缩分为自收缩、干燥收缩。随着高强高性能混凝土的发展与应用，混凝土的自收缩逐渐为人们受到密切关注，自收缩是引起高性能混凝土产生裂缝的主要原因之一。 自收缩：指浇筑成型以后的混凝土在密封条件下表观体积的减小，它不包括因自身物质增减、温度变化、外部加载或约束而引起的体积的变化。 干燥收缩：塑性阶段结束后由于水分的迁移和散失引起的收缩。研究发现，蒸发失水与干燥收缩之间存在线性关系的。 四、碱激发材料收缩测试方法 碱激发水泥化学收缩测试装置四、碱激发材料收缩测试方法 早期浆体无足够的强度千分表和浆体不能同步变形，因此测量的精度不够高。测碱激发水泥的自收缩装置四、

5、碱激发材料收缩测试方法测碱激发水泥的自收缩装置四、碱激发材料收缩测试方法测碱激发水泥干燥收缩装置四、碱激发材料收缩测试方法 高性能混凝土的自收缩测定不仅需要精确的量测方法，而且需要从初凝即开始测定，另外还需要保证被测试件与外界无水分交换，因此给测试工作带来了很大的难度。目前常用的自收缩测定方法大致可分为埋入应变计法和千分表法。 千分表法测混凝土的自收缩埋入式应变计测混凝土的自收缩四、碱激发材料收缩测试方法 埋入应变计法可较好地解决密封问题，但在早期，混凝土尚无足够的强度时( 初凝至终凝)，应变计与混凝土不能同步变形，因此无法精确测定早期自收缩，可见该方法不适用于高性能混凝土。 千分表法不存在应

6、变计法的缺点, 但是在试件的密封上比较困难。四、碱激发材料收缩测试方法 日本的方法则可在早期（初凝至1d）带模(密封试模)测定自收缩，精确测出其早期自收缩值，但因1d后试件需要拆模并再用铝箔与环氧密封，因此受密封材料的约束作用，用该法测定的试件自收缩值偏小。四、碱激发材料收缩测试方法 A.Radocea通过在混凝土试件两端分别埋入两个线性差动位移传感器监测混凝土早期体积的变形(见图2)。这种方法操作简单，受人为影响小，但在测量时 ，每个混凝土试件都得配备两个传感器，而且在测量过程中不能移动或窜用试件或传感器，造价高 。四、碱激发材料收缩测试方法碱激发混凝土干燥收缩测试装置五、影响碱激发材料收缩

7、因素 碱激发矿渣粉煤灰水泥的化学收缩量与矿渣的含量，硅酸钠用量有关。 N.K.Lee等通过研究发现碱激发矿渣粉煤灰水泥的化学收缩随着矿渣含量的增加而增大，随着硅酸钠用量的增加而增大，但都小于普通硅酸盐水泥的化学收缩。 五、影响碱激发材料收缩因素 碱激发矿渣粉煤灰水泥的自收缩与矿渣掺量、水灰比、水玻璃模数、硅酸钠用量有关。 N.K.Lee等通过研究发现碱激发矿渣粉煤灰水泥的自收缩随着矿渣含量及硅酸钠用量的增加而增大，但都高于普通硅酸盐水泥。 国内胡张莉、史才军等通过研究发现水灰比为0.35，在同一水玻璃模数内，碱激发矿渣粉煤灰水泥的自收缩随矿渣掺量的增加而增大。水灰比为0.45时的自收缩高于水灰比为0.35时的自收缩。当水玻璃模数为0.5-1.0之间时，其自收缩值随着水玻璃模数的增加而减小。五、影响碱激发材料收缩因素 碱激发矿渣粉煤灰水泥的干燥收缩与矿渣掺量、水玻璃模数。 国内胡张莉、史才军等通过研究发现随着矿渣掺量的增加其干燥收缩增大，水玻璃模数