论文部分内容阅读
现代高强水泥基胶凝材料的突出特征是水胶比低、水泥细度大、水泥浆体初凝与终凝时间间隔短,水泥石结构快速形成,引起材料内部应力集中的不均衡分布问题突出,从而使得水泥石微结构易产生裂缝等原生缺陷,影响材料性能。本论文依托国家自然科学基金项目,根据细观力学与胶凝材料学原理,采用表面光滑、质地坚硬、早期活性程度低、后期具有较高水化活性的粉煤灰作为诱导介质,通过诱导介质与水泥石的相互作用,调整水泥石内部结构并诱导裂缝至其周围,并在后期对裂缝进行原位自修复的技术方法。通过自主设计的水泥石渗透测试装置分析了不同粉煤灰掺量、粒径及水胶比下水泥石裂缝的依时形成与发展规律。结果表明,水泥石的裂缝吸水量因粉煤灰掺量、粉煤灰粒径以及水胶比的增加而增加,且吸水量呈现早期增长较快,后期趋于线性增长的变化趋势,与水泥石微结构的发展趋势相一致。考察了有约束条件下的水泥石裂缝发展过程,水泥石裂缝最先在有约束的地方形成细小的裂缝,之后不断地延伸发展并与其它约束方向的裂缝相交成有一定长度和宽度的较大裂缝。结合宏观力学性能分析与SEM水泥石微观结构观测结果,验证了粉煤灰具有早期诱导裂缝形成,后期修复裂缝的作用。探讨了粉煤灰对水泥石裂缝的愈合作用机制。通过水泥石抗压强度恢复率表征粉煤灰原位修复水泥石裂缝的效果,分析水胶比、粉煤灰掺量、激发剂、养护制度等对裂缝自愈合性能的影响。结果表明,水胶比的增大、粉煤灰掺量的增多使水泥石抗压强度恢复率增加,水泥石裂缝原位自修复效果增强,而激发剂的引入使粉煤灰过早参与水化反应,降低了后期的反应程度,因而降低了水泥石抗压强度恢复率;掺有激发剂的水泥样品在水养条件下的自愈合能力较标准养护降低。水泥石XRD、TG-DTG和背散射图像的微观测试结果与宏观力学性能的结果一致。研究了基于内养护作用的水泥石裂缝愈合作用提升技术。通过引入预吸水的内养护剂SAP(高性能吸水树脂)实现对水泥石的内养护作用。结果显示,在水泥石后期水化作用提供裂缝愈合的基础上,内养护剂SAP的引入为粉煤灰的火山灰效应提供充足的水分,构建了良好的水化环境,使低水胶比各粉煤灰掺量下水泥石抗压强度恢复率均较无内养护剂的水泥石样品有所增加,同时随粉煤灰掺量的增多而增加,表明内养护作用有效提升了水泥石裂缝的自愈合能力。