1、堿激發水泥和混凝土收縮研究匯報人：王桂生2016年4月1日報告大綱一、研究背景二、研究目的與意義三、堿激發材料收縮分類四、堿激發材料收縮測試方法五、影響堿激發材料收縮因素六、堿激發混凝土應用實例一、研究背景 每年，全球制造混凝土的總量高達120億噸，其中需要消耗波特蘭水泥16億噸。事實上，生產1噸水泥大約有0.8噸的CO2排放到大氣中。據統計水泥制造業的碳排放占全球碳排放的5%-8%，這會加劇環境污染、溫室效應。 目前，我國高爐礦渣的年產量達1.2億噸，鋼渣年產量達5000萬噸，粉煤灰年產量達3億-4億噸，除了高爐礦渣作為水泥工業的摻料應用得較好以外，其他廢渣的應用很少，大量未被利用。這些未被

2、利用的工業廢渣不僅污染環境，還會造成土地的浪費。 一、研究背景 堿激發膠凝材料是利用堿性激發劑或硫酸鹽或碳酸鹽激活粉煤灰、礦渣、鋼渣等工業固體廢棄物制成的一種可以替代水泥的綠色膠凝材料，具有早強、高強、低水化熱、耐硫酸鹽腐蝕等優點。 堿激發膠凝材料生產不但不排出廢料，而且還可以消納大量的工業廢料作為其原料，減少這些工業廢料對環境的污染。其生產基本上可以做到無CO2排放。 一、研究背景 堿激發礦渣粉煤灰水泥和混凝土雖然具有耗能低、早強高強、低水化熱、耐酸堿腐蝕好、抗氯離子腐蝕性強、抗滲抗凍性能良好等特性，但也存在著收縮大、易產生裂縫等問題。其中由于收縮導致混凝土的開裂會影響耐久性，這也成為制約其

3、發展和應用的主要原因。 二、研究目的與意義 研究目的：探究不同配比下堿激發礦渣粉煤灰水泥和混凝土收縮特性，找到其收縮機理，致力于解決其收縮過大的原因。 研究意義：突破堿激發礦渣粉煤灰水泥和混凝土因為收縮過大而其應用遭到限制的瓶頸，進一步解決工業廢渣粉煤灰、礦渣的堆積，減少水泥行業中的碳排放。三、堿激發材料收縮分類 堿激發礦渣粉煤灰水泥早期收縮分為化學收縮、自收縮、干燥收縮。 化學收縮：不受外界環境影響下，水泥基材料由于水化反應產物的密度比反應物大而產生體積減小的現象。 自收縮：與外界沒有水分交換、不受限制的條件下水泥基材料的收縮。 干燥收縮：由于水泥基材料中水分遷移和散失導致的收縮。三、堿激發

4、材料收縮分類 堿激發礦渣粉煤灰混凝土早期收縮分為自收縮、干燥收縮。隨著高強高性能混凝土的發展與應用，混凝土的自收縮逐漸為人們受到密切關注，自收縮是引起高性能混凝土產生裂縫的主要原因之一。 自收縮：指澆筑成型以后的混凝土在密封條件下表觀體積的減小，它不包括因自身物質增減、溫度變化、外部加載或約束而引起的體積的變化。 干燥收縮：塑性階段結束后由于水分的遷移和散失引起的收縮。研究發現，蒸發失水與干燥收縮之間存在線性關系的。 四、堿激發材料收縮測試方法 堿激發水泥化學收縮測試裝置四、堿激發材料收縮測試方法 早期漿體無足夠的強度千分表和漿體不能同步變形，因此測量的精度不夠高。測堿激發水泥的自收縮裝置四、

5、堿激發材料收縮測試方法測堿激發水泥的自收縮裝置四、堿激發材料收縮測試方法測堿激發水泥干燥收縮裝置四、堿激發材料收縮測試方法 高性能混凝土的自收縮測定不僅需要精確的量測方法，而且需要從初凝即開始測定，另外還需要保證被測試件與外界無水分交換，因此給測試工作帶來了很大的難度。目前常用的自收縮測定方法大致可分為埋入應變計法和千分表法。 千分表法測混凝土的自收縮埋入式應變計測混凝土的自收縮四、堿激發材料收縮測試方法 埋入應變計法可較好地解決密封問題，但在早期，混凝土尚無足夠的強度時( 初凝至終凝)，應變計與混凝土不能同步變形，因此無法精確測定早期自收縮，可見該方法不適用于高性能混凝土。 千分表法不存在應

6、變計法的缺點, 但是在試件的密封上比較困難。四、堿激發材料收縮測試方法 日本的方法則可在早期（初凝至1d）帶模(密封試模)測定自收縮，精確測出其早期自收縮值，但因1d后試件需要拆模并再用鋁箔與環氧密封，因此受密封材料的約束作用，用該法測定的試件自收縮值偏小。四、堿激發材料收縮測試方法 A.Radocea通過在混凝土試件兩端分別埋入兩個線性差動位移傳感器監測混凝土早期體積的變形(見圖2)。這種方法操作簡單，受人為影響小，但在測量時 ，每個混凝土試件都得配備兩個傳感器，而且在測量過程中不能移動或竄用試件或傳感器，造價高 。四、堿激發材料收縮測試方法堿激發混凝土干燥收縮測試裝置五、影響堿激發材料收縮

7、因素 堿激發礦渣粉煤灰水泥的化學收縮量與礦渣的含量，硅酸鈉用量有關。 N.K.Lee等通過研究發現堿激發礦渣粉煤灰水泥的化學收縮隨著礦渣含量的增加而增大，隨著硅酸鈉用量的增加而增大，但都小于普通硅酸鹽水泥的化學收縮。 五、影響堿激發材料收縮因素 堿激發礦渣粉煤灰水泥的自收縮與礦渣摻量、水灰比、水玻璃模數、硅酸鈉用量有關。 N.K.Lee等通過研究發現堿激發礦渣粉煤灰水泥的自收縮隨著礦渣含量及硅酸鈉用量的增加而增大，但都高于普通硅酸鹽水泥。 國內胡張莉、史才軍等通過研究發現水灰比為0.35，在同一水玻璃模數內，堿激發礦渣粉煤灰水泥的自收縮隨礦渣摻量的增加而增大。水灰比為0.45時的自收縮高于水灰比為0.35時的自收縮。當水玻璃模數為0.5-1.0之間時，其自收縮值隨著水玻璃模數的增加而減小。五、影響堿激發材料收縮因素 堿激發礦渣粉煤灰水泥的干燥收縮與礦渣摻量、水玻璃模數。 國內胡張莉、史才軍等通過研究發現隨著礦渣摻量的增加其干燥收縮增大，水玻璃模數