非活性掺合料在低熟料胶凝体系中微结构与稳定性研究

With the large-scale infrastructure construction in our country built, the consumption of concrete is great. Due to the superplasticizer develop rapidly, the water/cement ratio of concrete is greatly reduced. It privodes the chance for reducing the dosage of cement in the concrete and using inactive mineral admixture . For the lack of fly ash, slag and other admixture traditional resources, modern concrete started using inactive admixture to consume the more industrial solid waste. The inactive mineral admixture generally refers to powder produced by sand and gravel processing industry, metallurgical industry and construction waste processing. We should pay attention to the problem that the walk of engineering application is in advance of the basic theory research in the field production. The task of the project is studying the strength formation and the law of development, structure characteristics of inactive admixture composite cementitious material composited with low proportion of cement,high proportion of traditional admixture and inactive mineral admixture, evaluating the stability of hardening structure, analyzing its influencing factors. The innovation of subject lies in the influence mechanism gypsum for inactive admixture composite cementitious material. The aim is to establish the evaluation system and methods in the long-term stability of the inactive admixture composite cementitious material of mortar and concrete under the typical environment.

随着我国基础设施建设的大规模进行，混凝土用量巨大。由于高效减水剂的技术迅猛发展，混凝土的水胶比有了较大降低，为混凝土中降低水泥用量和非活性矿物掺合料的使用创造了机会。为解决粉煤灰、矿渣等传统掺合料资源供应不足的问题，为更广泛利用工业固体废弃物，现代混凝土开始越来越多地使用非活性掺合料。非活性矿物掺合料一般指由砂石加工业产生的石粉、冶金工业产生的尾矿和建筑垃圾加工的微粉。需要引起重视的问题是在这个领域生产和工程应用走在了基础理论研究之前。课题的任务是研究由低比例水泥和高比例的传统掺合料与非活性矿物掺合料共同组成的非活性掺合料复合胶凝材料在低水胶比下的强度形成和发展规律、结构特征，评估其硬化结构的稳定性，分析其影响因素；课题的创新之处在于明确石膏对于非活性掺合料复合胶凝材料的影响机理。建立非活性掺合料复合胶凝材料胶砂和混凝土在典型环境中长期稳定性的评价体系和方法。

我国优质天然河砂资源正在枯竭，国家严格限制采挖河砂，目前机制砂已经成为主力砂源，机制砂产量增大导致石粉产出量大增，石粉处理和应用问题迫在眉睫；各类金属、非金属尾矿资源大量堆积存储。混凝土产业对于新型矿物掺合料的需求日益迫切，国家标准《用于水泥、砂浆和混凝土中的石灰石粉》等标准已颁布实施，本课题研究成果对于石粉、尾矿利用和现代混凝土产业可持续发展具有重要意义。. 本课题围绕非活性掺合料低胶凝材料胶砂和混凝土强度发展规律、硬化体微观结构特征、稳定性、组分优化的科学判据和方法等方面进行了研究。. 重要研究结果和关键数据：.1、在低水胶比下，石灰石粉组和铁尾矿微粉掺量低（15%以下）对低熟料胶凝体系胶砂和混凝土强度发展发展影响不大；掺量（替代率）高仍具有技术可行性，而钢渣粉用量不可以大于20%。.2、低水胶比下，掺加铁尾矿微粉、石灰石粉对浆体硬化体的孔隙有细化作用，建议掺量20%。.3、铁尾矿粉不具有水化特征，石灰石粉水化微弱，但低水胶比下硬化浆体的孔隙率较低。 .4、石灰石粉和铁尾矿微粉在低熟料胶凝材料中掺15%时，对混凝土碳化深度、抗冻性基本无影响，对收缩性能有一定改善；掺量较大时，水胶比和早期养护很关键和敏感。.5、预拌砂浆中用石粉替代粉煤灰不会降低砂浆强度，替代率宜为40%-80%。.6、适量石膏对于非活性掺合料低熟料水泥基材料水化、强度发展和孔结构都有利，三氧化硫含量4%左右为宜。. 非活性掺合料在低熟料胶凝体系中20%是重要阈值,但大掺量非活性掺合料仍具有在中低强度混凝土应用的技术可行性，与活性矿物掺合料复合使用对水泥基材料强度、微结构、性能有利。. 课题成果的科学意义：适当掺量，非活性掺合料在低水胶比下，其胶砂、混凝土可以在各龄期形成足够的强度，具有较致密的微观结构，良好的体积稳定性和耐久性；适量石膏可以通过生成更多的钙矾石和氢氧化钙，优化非活性掺合料低熟料胶凝材料的水化、早期强度和孔结构。