毕业设计,初步研究混合水泥和石英粉浆体在高温下的影响

建筑建材初步研究混合水泥和石英粉浆体在高温下的影响AlaaM.Rashada,SayiedaR.Zeedanba建材研究和质量控制研究所、房屋建设国家研究中心，HBRC，埃及开罗b原建材技术与工艺研究所、房屋建设国家研究中心，HBRC，埃及开罗文章信息文章的历史：收到2010年9月16日收到修改稿日期2011年9月27日接受2011年10月2日网上可用2011年12月31日关键字：石英粉混合水泥浆高温剩余强度抗热震摘要初步研究使用石英粉(QP)作为矿物掺合料代以硅酸盐水泥(PC)进行抗高温和热冲击的可能性，分别以0%、5%、10%、15%和20%的质量分数QP取代PC，各种硬化粘土暴露在高温200、400、600、800和1000℃下2小时。与之前原来暴露的高温相比这些标本在逐渐冷却后的残余力量是确定的，此外，应用水淬火进行测试，以确定各种硬化水泥浆体的抗热震性。这些结果,讨论了使用材料表征实验即：X射线衍射(XRD)分析，热重导数(陀螺)分析和扫描电子显微镜(SEM)，实验结果显示，QP增强了水泥浆的耐高温和热震性能。1.概论混凝土是人类应用最广和最有用的建筑材料之一，然而混凝土有时显示两个不良的特点：恶劣环境下耐久性和的美学属性很低，即很差的可视外观。众所周知，混凝土硬化水泥浆体在发生变质的过程发挥关键作用。混凝土结构质量的损失，特别是强度和断裂一般显示硬化水泥浆体成熟相组成和孔结构复杂的依赖关系[1,2]。在300℃以上，可以统一减少机械特性[3–9]。这种高温会导致强度和弹性模量的损失[10]，并通过改变水泥净浆的物理-化学成分增加了弹性的变形[11,12]。然而，刊物报道中指出，由于高温测试的条件和各种使用材料的品种的差异性导致强度的减弱。粘结剂、外加剂和聚合类型因素影响了压力应变曲线的形态和水泥的比例及存储条件[13]。结果发现由于温度上升的影响混凝土结构质量会损失，原因是水泥水化诱导期和混凝土硬化阶段放热[14]。Ca(OH)2是在构造波特兰水泥网状结构的主要相之一。在水泥水化的产物中，只有Ca(OH)2是能够精确地确定其组成的化合物，因此，这个测定成为了跟踪水化进程的方式之一。PC中Ca(OH)2的形成很大程度的影响了它的机械性能，尤其是，凝硬性材料的表面反应，比如硅粉（SF）、脱水高岭土(MK)和粉煤灰(FA)。凭借石灰和生产硅质或硅铝酸盐水合物的组合使用能增强火山灰材料的强度。火山灰水泥性能随着火山灰反应变化的开始（从第1天到第28天）而变化[15–17]。一些学者[18–20]认为非晶硅和天然火山灰水泥加快了PC和个别化合物的早期水化强度。这些学者提出水化率的增加可能是由于火山灰水泥表面的水化产物加强了沉降作用，在最初的几个小时，一种化学惰性填料很可能被当做一种成核点。有人认为火山灰水泥表面吸附许多Ca2+离子加速C3S的溶出率。到目前为止，已经被认为，火山灰反应总是与磨削过程中产生玻璃体阶段相关联。因此，特别是工业开发过程就是为了获得高岭土和矿渣的玻璃材料，一些研究表明，耐火矿物掺合料除了使PC减水率增强还增加其耐火性能。Yigang等，[21]研究了粉煤灰更替水平，水胶比(w/b)，和养护条件对高温下混凝土的剩余属性的影响，650℃下，所有的煤粉混凝土试样比PC混凝土试样表现出更好的性能。迪亚斯等，[22]进行测试，水泥用10%、25%和40%的粉煤灰等量取代发现，600℃冷却后，10%的粉煤灰替代标本也可以消除所有可见的表面暴露的裂缝，格兰治先生[23]进行一系列100℃到600℃，100℃间隔不等的温度作用下的PC–FA浆体的调查。粉煤灰的掺量是总粘合剂重量的20%、25%、37.5%和50%，发现掺有粉煤灰的水泥净浆曝露在300℃以上的残余强度有重大的改善。徐等。[24]研究了高温对煤粉混凝土的影响。PC被更换为FA水平的0%、25%及55%。残余压力是决定于PC–FA混凝土在高温250℃到800℃不等温度下的暴露温度，他们观察到的一种改进耐火度与粉煤灰掺合量及残余强度的方法。Rehsi和Garg[25]报道，PC包含20%–30%粉煤灰时暴露在高温和高湿度或浸润环境下具有良好的防火性能和尺寸稳定性，Diederichs等。[26]准备了HSCs的混合物，各自混入粉煤灰和矿渣和硅粉，混合受到900℃的最高温度，矿渣混凝土显示最佳性能，其次是粉状的粉煤灰和硅粉混凝土。Hossain[27]研究了800℃高温影响下，用火山灰(VA)等量代换0%、5%、10%、15%和20%时混凝土的效果。结果表明，相比于普通PC，高温下火山灰混凝土的剩余强度和耐久性明显。萨阿德等。[28]报道，用10%SF等量替换PC，改进的物理力学性能相当于混凝土的微观结构暴露于高温后的效果。萨阿德等。[29]研究了温度对包含SF的混凝土物理力学性能的影响。被SF部分替换0%、10%、20%和30%PC，不同混凝土混合料高温暴露于100℃到600℃，以100℃为一个增量。结果表明，600℃时，10%替换PC提高了64.6%抗压强度，在600℃时，更换20%和30%提高了约28%抗压强度。Tanyildizi和Coskun[31]研究暴露在400℃和800℃下降解过程中混凝土的强度(抗压和粘结)。有三个不同的混合物，第一个包含纯PC，第二个混合15%FA代替水泥，第三混合10%SF取代水泥和最后一个混合物包含15%FA和10%SF组合替换25%水泥。结果显示，增加混凝土的温度，粘结和压缩强度相应减少。结果还表明，10%SF等量取代水泥时有最高的抗压强度和粘结强度。Tanyildizi和Coskun[31]进行了暴露在200、400和800℃下，影响轻混凝土的抗压强度和劈拉强度的研究。他们用0%、10%、20%和30%等量替换水泥，所有混合物用0.77水灰比和4.8kg/m3高效减水剂。结果表明，发现20%SF等量替换下的所有温度都有最高的抗压强度和抗拉强度，Ghandehari等。[32]研究了分别在100℃、200℃、300℃和600℃时，高温对高强混凝土力学性能的影响。水灰比是0.4、0.35和0.3，掺合0%、6%和10%SF的水泥替代品。结果表明，用10%SF取代水泥有最高的剩余抗压和拉伸强度。Morsy等，[33]研究了在烧成和热震后，PC浆体混合MK和SF通过淬火的剩余强度。控制MK以30%等量代替混合物，然后是以5%，10%和15%SF等量代替。结果显示，由于增加SF替换量，抗压的优势也增加。此外，15%MK和15%SF更换PC，抗热震比控制情况下增加20%倍。Morsy等，研究了混凝土暴露在温度分别为200℃,400℃,600℃和800℃高温下的性能，在二元和三元共存物中PC被MK和SF替代。0%、5%、10%、20%和30%等量替换PC，它们用的胶合物为：94±5%所有混合砂浆流是固定的砂率1:5.23。5%等量更换的水泥结果表明，PC–SF砂浆比纯PC或PC–MK胶泥有更高的残余强度。在更换10%水泥的情况下，二元PC–SF砂浆比上5%SF–5%MK–水泥砂浆的三元硫化物具有更好的抗压强度。在更换20%水泥的情况下，二元PC–SF有较好的残余抗压强度，而事实证明，这种三元10%SF–10%MK–水泥残余砂浆比其具有更高的抗压强度。在更换30%水泥的情况下，三元25%SF–5%MK–水泥砂浆具有最好的残余抗压强度。同样，结果表明在更换20%PC条件下，最好的是同等比例的MK-SF的混合物或者是单独的SF，其次是25%MK和5%SF的混合物，再次为10%SF，最后为5%SF。Mendes等，在用矿渣更换35%、50%和65%PC下，固化后，浆体试样暴露在100℃到800℃，每100℃为增量，且以6.25℃/分钟的速率恒温加热持续1小时，直到达到所需的温度。他们指出，矿渣水泥混合物在高温下暴露具有较低的损害，这种矿渣水泥混合物对Ca(OH)2的减少和水泥净浆的比例增加具有重要意义，总而言之，矿渣在超出400℃温度时暴露可以改善其力学性能。王，[36]研究了高温对高性能混凝土矿渣的影响(HPC)。矿渣水泥等量取代5%、10%、20%、50%、80%和100%。使用三种不同的w/b比率，固化后的样本，依次在25℃、105℃、200℃、440℃、580℃、800℃和1050℃中持续4小时。结果显示，当矿渣含量在10%以下时，可在1050℃温度以下发生裂解。20%以上的矿渣掺量明显增加时，导致裂解减少。使用0.23和0.47的w/b比率，可增加矿渣在高温下的弹性模量。0.23的w/b比率下显示了一个明显的趋势，50%–80%的矿渣有较好的耐火性。SarsharandKhour[37]通过水泥和耐火砖料并采用65%重量BFS来制备水泥与混凝土试样。结果是与PC水泥/混凝土和30%粉煤灰水泥石相比。最高温度是700℃，而每隔100℃来间测量残余物质。在所有测试样本中PC–BFS浆体和混凝土效果最好。在450℃和600℃时，PC–BFS混凝土的残余抗压分别是初始冷强度的102%和80%。Morsy等[38]研究了砂浆掺合MK和不掺合MK情况下，温度升高至200℃、400℃、600℃和800℃持续暴露2小时的性能。用0%、5%、10%、20%和30%的MK等量替换PC，结果显示，在高温曝光之前和之后20%掺量似乎更有利使其达到最高残余抗压强度。参量5%和10%的替代品分别位于第二和第三位。30%替代物的残余抗压强度比纯PC砂浆低。Seleem等[7]对不同种类的火山灰水泥混凝土的防火性能的影响进行了研究，他们将四种类型火山灰水泥混凝土进行混合，即MK,SF,FA和矿渣。每个火山灰水泥是两种使用率：10%和20%的形式，或则更换或添加水泥。他们共有17种的混合物。所有混合物，计算水化凝固是28天之后的强度。残余抗压强度是在高温200℃、400℃、600℃和800℃下暴露3h的评估值。结果显示，10%及20%的替代添加量更有效抵抗高温。潘宗光等。[39]研究了高温下200℃、400℃、600℃和800℃持续1小时高温后混凝土的性能。准备普通混凝土(NSC)和高强混凝土(HSC)混合0%、5%、10%和20%的MK，测量和比较普通PC混凝土残余抗压强度。结果表明，20%MK等量取代水泥的混凝土获得最高的剩余抗压强度，似乎是在普通和高强度混凝土的最佳替代方式。在之前的调查QP,作者研究了不同比表面积的颗粒,可以改善QP一些特定的PC混凝土/砂浆的性质。贝内泽和benhassaine[40]研究了QP颗粒不同比表面积的火山灰反应。结果表明，化学反应动力随颗粒面积的增加而增加。在另一个研究，贝内泽和benhassaine[41]研究了结构和颗粒尺寸对QP的火山灰反应性的影响。他们报告说，在亚5微米粒度域，取决于粒径的粒子反应。这个尺寸相当于一个临界表面区域位于约10000厘米/克石英颗粒。在粒径减少1微米，导致粒子反应出现了大幅上升。klimesch和Ray[42]研究了MK–石灰泥浆水化石榴石击穿形成过程中高压石英具有不同粒径的存在。MK–石灰–石英制备浆料在Ca/（Al+Si）和铝（Al+Si）分别为0.8和0.13的比例。他们报道，石英粒度是一个有影响力的因素和影响，在高温高压水击穿的形成和显着的关系11个水化硅钙石的形成。在使用高粒子大小石英时，破坏水柘榴石11水化硅酸钙的形成与延迟。他们还补充说在使用粗石英时的反应时间水化形成更为突出。jianxin和施耐德[43]研究了超高性能混凝土（UHPC）与QP替代30%水泥。结果表明，即使是30%取代的水泥与QP抗压强度不会受损。此外，坍流度从510毫米（控制组合）增加到620毫米。justnes等人。[44]粉磨的PC/石英在特殊50/50的比例缩小水泥颗粒和石英明显和片状颗粒对细颗粒内表面。他们比较那些PC/石英不研磨在长期的水化。他们的结论是，粉磨的PC/石英增加早期水化强度，水化产物有较好的分布产生了广泛的细化孔径的硬化粘结剂。因此，孔径细化，将导致渗透性和扩散系数