废砖粉改性氧化镁膨胀剂及其对水泥砂浆强度和膨胀的影响开题报告

1. 研究目的与意义

1.1 课题的研究背景

混凝土作为当今社会最大使用量的人造工程材料有着漫长的发展史，从19世纪20年代波特兰水泥问世至其被工业化生产开始，混凝土就因其原料丰富，易成型，能耗低，耐久性好，价格低廉，性能优异以及与钢筋良好的粘接性等优点，很快受到世人的青睐，迅速成为现代化工程结构的首选材料而得到广泛的应用，但它也存在很多缺陷。其中，混凝土的收缩、膨胀和徐变是混凝土本身固有的变形特性，会导致混凝土结构受力与变形随着时间的变化而变化，对混凝土结构长期运行影响很大^[1]。

大体积混凝土的开裂问题至今仍是工程界的难题之一，水泥基材料的收缩是引起体积不稳定，导致材料开裂的主要原因之一^[2]。混凝土开裂不仅会降低其力学性能，也会严重影响混凝土的耐久性，缩短其使用寿命。导致大体积混凝土开裂的因素主要有三点：温度收缩应力、干缩应力和自生体积收缩。收缩变形在约束条件下产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度，混凝土就会出现开裂现象。目前，控制大体积混凝土开裂的措施主要有：减小温度梯度、降低水化热及加入膨胀源。其中减小温度梯度和降低水化热虽然起到一定作用，但工艺措施繁琐，费时费力，不但增加工程费用，还使得混凝土坝快速、高质量施工难以实现。利用膨胀剂在水化过程中产生体积膨胀补偿水泥基材料的收缩是防止其收缩开裂的有效措施。向混凝土中加入膨胀源，主要是通过膨胀阻力和收缩阻力的相互作用来保证混凝土的完整性，从而可以到达很好的防裂抗裂的效果。其中mgo膨胀剂在我国的应用十分广泛，mgo膨胀剂由于其延迟微膨胀效应，可以与混凝土的降温过程相匹配。能较好地补偿混凝土的收缩和温度变形。在我国mgo膨胀剂自1975年成功运用在吉林白山重力拱坝以来，相继运用在红石、隔河岩、青溪、龙滩、莲花、石门子和三峡大坝等工程上，效果显著。而硫铝酸盐膨胀剂和石灰系膨胀剂都是在7d龄期内就产生大量的膨胀，此时大体积混凝土收缩小、徐变大，产生的膨胀有70%~80%被松弛消耗掉，补偿效果不佳。

2. 研究内容和预期目标

（1）原材料的基本性能分析：包括废砖粉、白云石粉和水泥的化学组成、细度和矿物成分等；水泥的物理力学性能。

（2）分析白云石粉和废砖粉不同比例复配在不同煅烧温度和煅烧时间下的细度和矿物组成及其含量。

（3）研究煅烧复配白云石粉和废砖粉对水泥标准稠度用水量和流变性能的影响。

3. 研究的方法与步骤

（1）原材料的基本性能分析：使用xrd衍射仪确定水泥、白云石以及废砖粉的矿物组成。将废砖粉与白云石粉按照3：7的比例充分混合均匀后制成待烧样品，将其分别在950℃、1000℃以及1050℃的温度下煅烧2h和3h,用xrd衍射仪分析不同煅烧温度和时间下煅烧废砖粉与白云石粉复合样的矿物组成。

（2）膨胀性能：用 10%、15%、20%烧制的复合样取代水泥，按水胶比0.5制备两端安装有测头的 40 mm×40 mm×180mm 砂浆试件，成型1天后脱模并用比长仪测量试件的初长，随后将砂浆试件养护在20℃水中，每天取出砂浆试件测定其长度，计算试件的膨胀率。

（3）强度性能：用烧制的废砖粉与白云石粉的复合样等质量取代5%、10%、15%的水泥，按照gb/t 17671—1999方法成型、养护和测定 3d、7d、28d和60d的抗压、抗折强度。

4. 参考文献

[1]张莹.氧化镁混凝土收缩膨胀行为及耐久性研究[d].宁夏:宁夏大学,2014.

[2]唐族娟,邓敏,莫立武等.废砖粉改性mgo膨胀剂及其对砂浆性能的影响[j].硅酸盐通报,2017（12）：3958-3963.

[3]刘飞,孙南屏等.废砖粉作为优质矿物掺和料的可行性研究[j].砖瓦,2014（8）：11-14.

5. 计划与进度安排

第一阶段（第1～3周）：2月25日～3月17日

文献检索，论文开题，写出开题报告；

第二阶段（第4～8周）：3月18日～4月21日