【正文】 的情況類似，白云母 E 的加入對噴射混凝土康氯離子滲透性能的影響不大。 不同粒徑的白云母各自最佳摻量的性能對比 由上述實驗各粒徑范圍內(nèi)的白云母對噴射混凝土各項性能的綜合影響來看，可以得出白云母 C 的最佳摻量為 %，白云母 D 和 E 的最佳河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 28 摻量均為 %。接下來本實驗將 對這三種白云母各自的最佳摻量做下對比，以選出白云母最佳粒徑及最佳摻量。 表 315 白云母各粒徑的最佳摻量性能對比 Table315 The size of the best content muscovite performance parison 白云母 C（ %） 白云母 D（ %） 白云母 E（ %） 抗壓強度（ MPa） 7d 28d 抗折強度（ MPa） 7d 28d 抗凍融（ MPa） 抗 So42（ MPa） C D E2 5 .7 02 5 .7 22 5 .7 42 5 .7 62 5 .7 82 5 .8 02 5 .8 2 抗壓強度（MPa）不同粒徑的白云母 圖 315 7d 抗壓強度變化曲線 Fig315 7d pressive strength curve 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 29 C D E4 1 .54 2 .04 2 .54 3 .04 3 .5 抗壓強度（MPa）不同粒徑的白云母 圖 316 28d 抗壓強度變化曲線 Fig316 28d pressive strength curve C D E5 .56 .06 .57 .07 .58 .08 .59 .09 .5 抗折強度（MPa）不同粒徑的白云母 7d 28d 圖 317 抗折強度變化曲線 Fig317 Flexural strength curve 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 30 C D E3738394041424344454647 抗壓強度（MPa）不同粒徑的白云母 抗凍融 抗SO42 圖 318 耐久性強度變化曲線 Fig318 Durability intensity curve 從圖 31圖 316 和圖 317 可以得知，當 7d 時，摻量為 %的白云母 D 抗壓強度值最大，而 28d 的時候，則摻入 %的白云母 E抗壓強度最大?？拐蹚姸鹊臄?shù)據(jù)在 7d 時和白云母粒徑成正比，而 28d 時則呈反比關(guān)系，即養(yǎng)護 期滿后，白云母粒徑越小，噴射混凝土的韌性越好。 經(jīng)過凍融循環(huán)和硫酸鹽浸泡后的試樣模塊，其強度變化抗壓從圖318 看出，加入 %的白云母 E 時，噴射混凝土的抗凍性能最好，而加入 %的白云母 C 時，噴射混凝土的抗硫酸鹽侵蝕能力最強?？梢缘贸龅慕Y(jié)論為：白云母粒徑越大，在噴射混凝土內(nèi)部形成空隙越多，抗凍害能力越弱。而小粒徑的白云母則對抗硫酸鹽的抗侵蝕能力效果不甚理想。 微觀分析 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 31 SEM照片 圖 B B B3為基準樣，圖 C C2和圖 D D2分別為白云母 C（ ）和白 云母 D（ ）摻入噴射混凝土時的 SEM圖像。 B1 B2 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 32 B3 C1 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 33 C2 D1 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 34 D2 圖 319 試樣的 SEM 照片 Fig319 SEM photographs of samples SEM照片分析 圖 B B2和 B3為基準樣 28d養(yǎng)護期后分別放大 1000倍、 5000倍和 10000倍時的 SEM圖像。從圖像中可以看出加入高嶺土后，水化產(chǎn)物中有一些球狀和柱狀的物質(zhì)生成，但縫隙較少，成層狀分布，且分布比較均勻，此形態(tài)能明顯增加普通噴射混凝土 的強度。 圖 C1和 C2為摻入白云母 C（ ）的試樣 28d后的 SEM圖像，分別放大了 3000倍和 10000倍。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)比較明顯，而白云母 C的粒徑比較大，因此可以明顯看出平均的分布在混凝土結(jié)構(gòu)中，與混凝土的水化產(chǎn)物緊密結(jié)合。白云母密集填充于混凝土的孔隙當中，切很少看到 Ca（ OH） 2生成物，說明了加入的白云母 C可以 提高噴射混凝土的密實度，降低堿活性，所以能改善混凝土的強度、韌性和密實性等性能。 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 35 圖 D1和 D2為摻入白云母 D（ ）的試樣 28d后的 SEM圖像，同樣是分別放大 3000倍和 10000倍。白云母 D的粒徑要小于白云母 C，從圖像中明顯看出噴射混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊密實，孔隙率小，而且白云母能夠很好的與其結(jié)合，大大優(yōu)于基準樣的結(jié)構(gòu)。 活性礦物摻合料（白云母）的加入，使得水泥石與骨料界面粘結(jié)力增強，這是由于活性微細摻合料除了有填充效應外，還吸附了大量自由水，使骨料底部水量減少、孔隙變小，界面趨于密實；同時，白云母的加入，減少了對水泥石結(jié)構(gòu)有害物質(zhì) Ca（ OH） 2含量，生成更多的水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣等水化產(chǎn)物，有利于混凝土力學性能。同圖 C1和 C2比較，優(yōu)勢在于白云母 D的粒徑小，所以能夠更加充 實的填充于噴射混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此摻入粒徑越小的白云母，噴射混凝土的物理性能、力學性能以及耐久性越好。 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 36 4 機理研究 白云母改性噴射混凝土的作用機理 在 噴射混凝土 硬化過程中由于水分的蒸發(fā)和轉(zhuǎn)移，混凝土內(nèi)部的抗拉強度能力低于塑性收縮產(chǎn)生的應變，引起混凝土內(nèi)部塑形裂紋的產(chǎn)生，形成了原始的內(nèi)部缺陷，它導致混凝土在受到荷載作用時發(fā)生應力集中，并發(fā)展成宏觀裂紋。 白云母 的存在能夠限制混凝土的塑性開裂，其大量的、均勻的網(wǎng)狀分布，對混凝土的塑性開裂產(chǎn)生約束，延緩了裂縫出現(xiàn)的時間， 白云母 對混凝土的早期原生裂 縫及微觀裂縫的引發(fā)起到約束作用，改善了混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)。當混凝土出現(xiàn)裂縫時， 白云母 的存在又限制了裂縫尖端的發(fā)展，使裂縫數(shù)量較多而寬度較小，這就需要消耗較大的能量來克服 白云母 的限制作用。 白云母的粒徑越小， 限制作用越強，明顯增強了混凝土的韌性。 凍融破壞的機理分析 混凝土在拌制時，為了達到必要的和易性，拌合水的加入總多于水泥的水化水，多余的水在混凝土硬化后一部分蒸發(fā)出來，一部分以水的形態(tài)流域混凝土中，從而在混凝土中形成了空隙和毛細管通道。這些空隙可分為凝膠孔、收縮孔和毛細管孔隙。凝膠孔和收縮孔的直徑非常小 ，所以我們稱之為微毛細孔；而毛細管孔隙直徑較大，我們稱之為大毛細孔。微毛細孔中的水只有在 78℃以下才會凍結(jié)，因此在自然氣候條件下對混凝土抗凍性沒有什么影響。大毛細孔的直徑一般相當于凝膠孔的1000 倍，水可滲入和遷移，這種自由活動水的存在，是導致混凝土遭受河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 37 凍害的主要原因 [10]。 由于水遇冷結(jié)冰會發(fā)生體積膨脹，引起混凝土內(nèi)部抗拉、抗壓結(jié)構(gòu)強度的破壞。當混凝土處于保水狀態(tài)時，毛細孔中的水結(jié)冰，膠凝孔中的水就處于過冷狀態(tài)，因為混凝土孔隙中的冰點隨孔徑的減小而降低。膠凝孔中處于過冷狀態(tài)的水分，是因為其蒸氣壓高于同 溫度下冰的蒸汽壓，而向毛細孔中冰的界面處滲透，由此可見，處于混凝土飽和狀態(tài)的混凝土受凍時，其毛細孔壁同時承受膨脹壓力和滲透壓力。當兩種壓力超過混凝土的抗拉壓力強度時，混凝土會裂開，那么經(jīng)過年復一年的凍融循環(huán)，混凝土損傷不斷擴大，逐步積累，經(jīng)過一定的凍融循環(huán)后，混凝土中的裂縫相互貫通，強度逐漸降低，最后完全喪失。 混凝土的凍融破壞過程，實際上是水化產(chǎn)物結(jié)構(gòu)由密實體到松散體的過程，而在這一發(fā)展過程中，又伴隨著微裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，而且微裂縫不僅存在于水化產(chǎn)物結(jié) 構(gòu)中，也會使引氣混凝土中的氣泡壁產(chǎn)生開裂和破壞，這是 導致引氣混凝土凍融破壞的主要原因。由于混凝土在凍融破壞過程中，水化產(chǎn)物的成分基本保持不變，因此，混凝土的凍融破壞過程可以基本上認為是一個物理變化過程。 氯離子滲透機理分析 噴射混凝土混凝土滲透性及噴射混凝土混凝土的密實性和孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)。混凝土的水膠比越大，混凝土的密實性相對較小，水膠比越大包圍水泥顆粒的防水層越厚，許多拌和水在水泥石中形成相互通連成無規(guī)則的毛細孔通道，增加混凝土的透水性。在混凝土加入適量的引氣劑后，混凝土中孔隙結(jié)構(gòu)的改變，引氣劑產(chǎn)生的細小均勻獨立而不相通的氣泡，有效地隔斷了混凝土中的 毛細孔通道，防止水分滲透，提高了混凝土抗?jié)B透性能。 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 38 有相關(guān)研究表明，混凝土中引入 4%的含氣量，可使混凝土的抗?jié)B性提高約 15%以上，原因是引氣劑改變了混凝土的孔結(jié)構(gòu)體系，封閉了許多毛細孔通道，同時作為有機分子類的引氣劑溶解后在水泥顆粒表面上形成憎水膜，從而降低了毛細管的抽吸作用?；炷量?jié)B透性能的提高，使混凝土在各種環(huán)境中應用，特別是在侵蝕性的環(huán)境中應用的抗侵蝕能力大大提高，使用壽命延長。工程實踐證明，以引氣劑及減水劑配制的混凝土無需再采用其它防水措施，即可達到防水抗?jié)B及提高抗侵蝕目的，經(jīng)濟效益十分可觀 [11]。 硫酸鹽侵蝕機理分析 某些地區(qū)的地下水和地表水，含有硫酸鹽，如硫酸鈉 （ Na2SO4） 、硫酸鈣 （ CaSO4） 、硫酸鎂 （ MgSO4） 等，環(huán)境水中的硫酸鈉和普通硅酸鹽水泥石中的堿性固態(tài)游離石灰質(zhì)及水化鋁酸鈣發(fā)生化學反應，生成石膏和硫鋁酸鈣，產(chǎn)生體積膨脹，使混凝土破壞。硫酸鈉和氫氧化鈣的反應式： Ca（ OH） 2+ Na2SO410H2O→CaSO 42H2O+2NaOH+8H2O 這種反應在流動的硫酸鹽水溶液里進行，可以一直進行下去，直至水泥中的 Ca（ OH） 2完全被反應完。假如 NaOH 被積聚，反應達到 平衡，只有一部分 CaSO4沉定成石膏。水泥石中的氫氧化鈣轉(zhuǎn)變?yōu)槭?，體積增加原來的兩倍，產(chǎn)生膨脹。硫酸鈉和水化鋁酸鈣的反應式： 2（ 3CaOAl2O312H2O） +3（ Na2SO410H2O）→3CaOAl 2O33CaSO432H2O+2Al（ OH） 3+6NaOH+16H2O 水化鋁酸鈣變成硫鋁酸鈣時，體積增大。環(huán)境中的硫酸鎂，除了能侵害水化鋁酸鈣和氫氧化鈣之外，還能和水化硅酸鈣反應，其反應式： 3CaOSiO3H 2O + MgSO47H2O → CaSO 42H2O+ Mg（ OH） 2+ SiO2河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 39 這一反應，是由于氫氧化鎂的溶解度很低，造成飽和溶液 PH 值也低。氫氧化鎂的溶解能度每升僅為 克，它的飽和溶液 PH 值約為 個數(shù)值低，致使水化硅酸鈣有硫酸鎂溶液存在的條件下，不斷分解出石灰。所以硫酸鎂較其他的硫酸鹽，具有更大的侵蝕性 [12]。硫酸鹽的侵蝕的速度，隨其溶液濃度的增加而增加，硫酸鹽濃度以 [SO42]來表示。當環(huán)境水 [SO42]大于 500mg/l 時，環(huán)境水就有硫酸鹽侵蝕。在1500~2500mg/l 時為中等侵蝕。 [SO42]在 2500mg/以上時為強侵蝕?；炷猎馐芰蛩猁}侵 蝕的特征是表面發(fā)白，菱角破壞，接著裂縫展開并剝落，使混凝土破碎和松散而破壞。 減水劑的作用機理 當聚羧酸系減水劑摻入新拌混凝土后，減水劑所帶的極性陰離子活性基團如 SO COO等通過離子鍵、共價鍵、氫鍵及范德華力等相互作用緊緊地吸附在強極性的水泥顆粒表面，從而使水泥顆粒帶電，根據(jù)同性電荷相斥原理，阻止了相鄰水泥顆粒的相互接近，增大了水泥與水的接觸面積，使水泥充分水化，并且在水泥顆粒擴散的過程中，釋放出凝聚體所包含的游離水，改善了和易性，減少了拌水量。 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 40 5 結(jié)論 本論文對高嶺土和白云母對噴 射混凝土改性方面進行了研究和試驗，通過對比分析，得出以下結(jié)論： （ 1） 高嶺土顆粒遇水易團聚、需水量大，使得復摻白云母和高嶺土后的混凝土流動性有所降低，需要增加減水劑用量來提高其工作性能。 （ 2）高嶺土在噴射混凝土改性方面效果比較顯著， 28d養(yǎng)護期滿后，摻入高嶺土的試樣比基準樣的韌性強度高出 15%，抗壓強度高出 %。 （ 3）白云母的三個粒徑范圍分別為白云母 C（ ）、白云母 D（ ）和白云母 E（ ），可以看出三個粒徑范圍之間有交叉點，因此測試其各項性能 的數(shù)據(jù)之間保持著連貫性。 （ 4）白云母的粒徑越小，噴射混凝土的韌性和強度越好。當在噴射混凝土中加入 %的白云母 E（ ）時，其抗折抗壓的能力要明顯優(yōu)于白云母 D和 E。 （ 5）在抗硫酸鹽侵蝕能力方面，粒徑大的白云母性能要稍優(yōu)于粒徑比較 小的。三種粒徑的白云母中，白云母 C（ ）的抗侵蝕能力最強。 綜上所述，經(jīng)過對數(shù)據(jù)的綜合分析，加入高嶺土和摻量為 %的白云母 E（ ）時，噴射混凝土的綜合性能指標最好。 河南理工大學萬方