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随着我国经济的高速发展,一方面面临能源和原材料资源的紧缺,另一方面排放大量的废弃物,其中矿物废渣占很大比例。这些矿物废渣如果不能得到很好的处理,将会占用大量的土地,还会给环境和人们健康带来很大危害。预应力高强混凝土管桩是目前主要桩基材料,但是传统的蒸养+压蒸二次水热养护工艺耗能大、技术复杂、设备和生产成本高,影响管桩行业的可持续发展。
本文主要研究利用矿渣、粉煤灰、钢渣、炉底渣作为生产免蒸压高强管桩混凝土复合矿物掺合料,通过矿物掺合料的复掺、化学激发、物理激发和热激发来激发矿物掺合料的活性;研究不同蒸养制度对高强混凝土的影响、优化蒸养制度,配制免蒸压耐腐蚀高强管桩混凝土,并进行混凝土微观机理研究
研究表明物理激发可以很好的激发炉渣的活性,主要因为炉渣较容易磨细,但是炉渣含碳量过高严重影响了炉渣的性能;物理激发也可以很好的提高粉煤灰的活性,但是粉磨时间过长对活性提高不是很明显;物理激发对钢渣的活性提高不是很大,主要因为钢渣难磨。通过正交试验得出不同种类矿物掺合料的复掺也可以提高其活性,当矿渣∶粉煤灰∶炉渣=5∶2∶1和矿渣∶粉煤灰=2∶1时矿物掺合料可配制出强度很高的砂浆和混凝土。化学激发剂可以激发矿物掺合料的活性,但是在矿物掺合料掺量较小的条件下激发效果不明显,反而会抑制水泥的水化,对强度产生不利的影响。蒸汽养护可加速水泥的水化,但是对水泥基材料微观结构带来不利影响,水胶比和不同的蒸汽养护制度会对混凝土性能产生不同的影响,延长静置时间可明显提高混凝土的强度,较快的升温速率、较高的恒温温度和较长的恒温时间对混凝土的早期强度有利,但是对后期强度带来不利影响,低水胶比高强混凝土更适于蒸汽养护。通过试验得到优化的蒸养制度:静置时间4h、升温速率20℃/h、恒温温度80℃、恒温时间5h。在优化的蒸养制度下制得1d强度达到80MPa的高强管桩混凝土,具有良好的抗折和抗劈拉强度、较小的干燥收缩率,拥有良好的抗碳化、抗冻性能、抗氯离子渗透、,和良好的耐腐蚀性能。