高嶺土和白云母對噴射混凝土改性研究

畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名：日期：指導教師簽名：日期：使用授權說明本人完全了解大學關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。作者簽名：日期：

學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名： 日期：年月日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。作者簽名： 日期：年月日導師簽名：日期：年月日

注意事項1.設計（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務處制定的標準封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關鍵詞4）外文摘要、關鍵詞5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結論7）參考文獻8）致謝9）附錄（對論文支持必要時）2.論文字數(shù)要求：理工類設計（論文）正文字數(shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于1.2萬字。3.附件包括：任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫2）工程設計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應符合國家技術標準規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設計（論文）2）附件：按照任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）次序裝訂

指導教師評閱書指導教師評價：一、撰寫（設計）過程1、學生在論文（設計）過程中的治學態(tài)度、工作精神□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、學生掌握專業(yè)知識、技能的扎實程度□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、學生綜合運用所學知識和專業(yè)技能分析和解決問題的能力□優(yōu)□良□中□及格□不及格4、研究方法的科學性；技術線路的可行性；設計方案的合理性□優(yōu)□良□中□及格□不及格5、完成畢業(yè)論文（設計）期間的出勤情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設計）質(zhì)量1、論文（設計）的整體結構是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設計）任務（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格三、論文（設計）水平1、論文（設計）的理論意義或對解決實際問題的指導意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格建議成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）指導教師：（簽名）單位：（蓋章）年月日

評閱教師評閱書評閱教師評價：一、論文（設計）質(zhì)量1、論文（設計）的整體結構是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設計）任務（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設計）水平1、論文（設計）的理論意義或對解決實際問題的指導意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格建議成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）評閱教師：（簽名）單位：（蓋章）年月日教研室（或答辯小組）及教學系意見教研室（或答辯小組）評價：一、答辯過程1、畢業(yè)論文（設計）的基本要點和見解的敘述情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、對答辯問題的反應、理解、表達情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、學生答辯過程中的精神狀態(tài)□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設計）質(zhì)量1、論文（設計）的整體結構是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設計）任務（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格三、論文（設計）水平1、論文（設計）的理論意義或對解決實際問題的指導意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格評定成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格教研室主任（或答辯小組組長）：（簽名）年月日教學系意見：系主任：（簽名）年月日摘要針對普通噴射混凝土柔韌性差、耐久性不足等問題，結合我國當前高韌性噴射混凝土的研究現(xiàn)狀，本論文提出礦物摻合料改性噴射砼的試驗研究。文中優(yōu)先選出噴射砼的試驗原料，分析白云母應用到高嶺土基噴射砼中的可行性，研究了不同粒徑范圍的白云母對高嶺土基噴射砼基本性能影響的變化規(guī)律。優(yōu)選出適合加入高韌性噴射砼粉徑的白云母，并得出最佳配方。利用微觀測試手段對白云母在噴射砼中的增韌機理進行了分析，為高韌性噴射砼的進一步研究提供了可靠地試驗依據(jù)。關鍵詞：高韌性噴射混凝土白云母礦物摻合料高嶺土AbstractShotcreteforordinarypoorflexibility,lackofdurabilityissues,combiningthecurrenthightoughnessofsprayedconcretesituation,thispaperproposesconcretemineraladmixturemodifiedjetpilotstudy.Thepaperfirstselectedtestmaterialssprayconcrete,analysisofmuscoviteappliedtothekaolin-basedsprayconcreteinthefeasibilitystudyofdifferentparticlesizerangeofmuscoviteonthebasicpropertiesofkaolin-basedsprayconcreteimpactofthevariation.Optimizedforaddedtoughnessofconcretepowdertrailsofmuscoviteinjection,anddrawthebestformula.Testmethodsusingmicrosprayconcreteonthemuscoviteinthetougheningmechanismisanalyzedforhightoughnessshotcreteforfurtherstudyprovidesreliableexperimentalevidence.Keywords:HightoughnessshotcreteMuscoviteMineraladmixturesKaolin目錄TOC\o"1-4"\u1緒論 11.1噴射混凝土研究現(xiàn)狀 21.1.1噴射混凝土的特點 21.1.2國外噴射混凝土研究現(xiàn)狀 31.1.3國內(nèi)噴射混凝土發(fā)展研究情況 41.2目前噴射混凝土性能方面所存在的主要問題 51.3本文所提出的解決方案 51.4白云母的基本性能、礦物組成及主要用途 61.5研究內(nèi)容 72試驗原料和試驗方法 82.1試驗原料 82.1.1水泥 82.1.2砂 92.1.3碎石 92.1.4高嶺土 92.1.5速凝劑 102.1.6減水劑 102.1.7水 112.1.8白云母（muscovite） 112.2試驗方法 122.2.1噴射混凝土拌合物的物理性能試驗 122.2.2噴射混凝土的力學性能試驗 122.2.3噴射混凝土的耐久性試驗 123礦物摻合料在噴射混凝土中應用的試驗研究 133.1高嶺土改性噴射混凝土的試驗研究 133.2白云母改性噴射混凝土的試驗研究 143.2.1白云母C改性噴射混凝土的試驗研究 白云母C對噴射混凝土拌合物的物理性能影響規(guī)律 白云母C對噴射混凝土的力學性能影響規(guī)律 白云母C對噴射混凝土的耐久性影響規(guī)律 183.2.2白云母D改性噴射混凝土的實驗研究 白云母D對噴射混凝土拌合物的物理性能影響規(guī)律 白云母D對噴射混凝土的力學性能影響規(guī)律 白云母D對噴射混凝土的耐久性影響規(guī)律 223.2.3白云母E改性噴射混凝土的實驗研究 白云母E對噴射混凝土拌合物的物理性能影響規(guī)律 白云母E對噴射混凝土的力學性能影響規(guī)律 白云母E對噴射混凝土的耐久性影響規(guī)律 263.3不同粒徑的白云母各自最佳摻量的性能對比 273.4微觀分析 303.4.1SEM照片 313.4.2SEM照片分析 344機理研究 364.1白云母改性噴射混凝土的作用機理 364.2凍融破壞的機理分析 364.3氯離子滲透機理分析 374.4硫酸鹽侵蝕機理分析 384.5減水劑的作用機理 395結論 40參考文獻 41致謝 431緒論噴射混凝土是指具有高工作性（低回彈率和低粉塵）、高耐久性（高強度、高抗?jié)B、高抗凍性、高抗碳化、低收縮等）的混凝土。借助噴射機械，利用壓縮空氣或其他動力，將按一定比例由水泥、骨料、水、外加劑等混合的拌合料，通過管道輸送并以高速噴射到受噴面（巖面、模板、舊建筑物等）上凝結硬化。然而，在追求混凝土高強度的同時，卻發(fā)現(xiàn)了不少混凝土建筑因材質(zhì)劣化引起開裂破壞甚至倒塌，他們的破壞往往不是強度不足，而是耐久性不夠。特別是高應力深井的開采和錨網(wǎng)噴的普遍推廣應用，對噴射混凝土強度的要求也越來越高。高性能混凝土的發(fā)展已成為混凝土研究研究的一個重要發(fā)展方向。然而，隨著高強混凝土的出現(xiàn)和應用，使混凝土固有的脆性問題顯得更加突出。而目前所用的普通噴射混凝土的強度已不能滿足高應力隧道或巷道的支護。通過實驗和研究，可以發(fā)現(xiàn)混凝土的強度和韌性應該是衡量混凝土性能的重要指標[1]。白云母具有抑制混凝土收縮、提高混凝土抗拉強度、增加混凝土韌性的作用，能夠解決高性能混凝土中出現(xiàn)的拉壓比低、韌性差和收縮大的問題，也能適應現(xiàn)有施工水平和設備條件。云母的粘滯作用以及表面對水分的吸附將導致混凝土流動性的降低。表層材料中存在纖維，使其水分遷移較為困難，從而使毛細管失水收縮形成的毛細管張力有所減少，同時也減少了水分的蒸發(fā)，提高了混凝土的保水性能。我們可以在普通的混凝土中摻入一定量的云母其在混凝土內(nèi)部能構成一種均勻的亂向支撐體系承托骨料，從而產(chǎn)生一種有效的二級加強效果，降低了材料表面的析水與集料的離析，減少了離析裂紋的產(chǎn)生及發(fā)展，阻礙了沉降裂縫的產(chǎn)生。利用其化學效應和物理分子結構，增強其韌性，既而提高混凝土的強度和防滲水能力，同時也降低了混凝土回彈率[2]。1.1噴射混凝土研究現(xiàn)狀1.1.1噴射混凝土的特點由于噴射混凝土具有良好的性能及施工方便的特點，目前經(jīng)常被用于結構物的修復和加固。噴射混凝土可用于修復加固因地震、火災、腐蝕、超載、沖刷、振動、爆炸和碰撞等因素引起的建筑結構損害，以及修補因施工不良造成的混凝土及鋼筋混凝土結構的嚴重缺陷。噴射混凝土的加固具有快速高效、經(jīng)濟合理、質(zhì)量可靠等優(yōu)點，噴射混凝土在施工工藝、材料及結構等方面與普通現(xiàn)澆混凝土相比有許多特點：（l）不需振搗。噴射混凝土集混合料的運輸、澆灌和搗固為一道工序，噴射混凝土以較高的速度（30～120m/s）噴向受噴面，先噴到受噴面上的混凝土受后噴混凝土的強烈沖擊和壓密，從而使混凝土結構密實，強度較高，不需要人工搗固。（2）早期強度高。噴射法施工在拌合料中加入速凝劑，使水泥在l0min內(nèi)終凝，使混凝土噴射后能很快獲得強度，有利工程進度，但要注意其后期強度會有所下降。（3）廣泛的適用性?？赏ㄟ^輸料軟管在高空、深坑或狹小的工作區(qū)間向任意方位施作薄壁的或復雜造型的結構;不用或只用單面模板，施工占地面積小、機動靈活、節(jié)省勞動力。（4）噴射施工時，由于高速高壓作用，噴射出的混凝土能射人寬度2mm以上的裂縫，能有效地封閉裂縫，并與被加固的結構緊密結合，形成整體共同工作，阻止原結構繼續(xù)變形位移和開裂。（5）噴射混凝土不是依賴振動來搗實混凝土，而是在高速噴射時，由水泥與集料的反復連續(xù)撞擊而使混凝土壓實，同時又可采用較小的水灰比（0.4～0.45），因而它具有較高的力學強度和良好的耐久性[3]。1.1.2國外噴射混凝土研究現(xiàn)狀噴射混凝土技術在世界上已有近百年的歷史。它始于奧地利，而瑞士、德國、法國、瑞典、美國、英國、加拿大及日本等國也相繼采用了噴射混凝土技術，我國是從20世紀60年代末在鐵路隧道施工中推廣新奧法施工時開始采用的。1942年瑞士阿利瓦（A1iva）公司研制成了轉子式混凝土噴射機，能噴射含最大粒徑為25mm骨料的混凝土；1947年德國BSM公司研制成雙罐式混凝土噴射機。1948年至1953年間興建的奧地利卡普隆水力發(fā)電站的米爾隧洞最先于使用了噴射混凝土支護。以后，瑞士、德國、法國、瑞典、美國、英國、加拿大、日本等國相繼在土木建筑工程中采用了噴射混凝土技術。噴射混凝土技術的工藝特點使其在修復加固中極具競爭力。國外運用噴射混凝土加固修復了因地震、火災、腐蝕、超載、震動、爆炸和碰撞引起的各種建筑物。比較著名的是1966年北海道十勝地震引起大量建筑、橋梁的破壞，日本運用噴射混凝土技術加固修補了部分鋼筋混凝土結構:日本明神高速公路下今須橋因交通荷載長期作用，使得承載力降低，采用橋上澆注鋼纖維混凝土，橋下噴射鋼纖維混凝土的加固方案，取得了良好的效果;1971年，美國圣費爾多南地區(qū)6.6級地震引起潘諾拉瑪城凱塞醫(yī)院多層建筑物破壞，采用噴射混凝土加固隔震墻，噴射混凝土采用無收縮水泥，取得了良好效果[4]。噴射混凝土技術是新奧法施工的3大支柱之一，它以簡便的工藝、及時的支護及較低的成本而在地下工程中得到廣泛應用，目前，主要有干噴和濕噴兩種噴射方式。近10年來，濕噴技術的發(fā)展日趨完善，已成為世界各國噴射技術的發(fā)展主流，與干噴相比，濕噴的明顯優(yōu)勢是生產(chǎn)率高、粉塵濃度小。特別是包括混凝土泵、活塞式速凝劑計量泵和噴射臂在內(nèi)的稠流濕噴法技術的出現(xiàn)，使?jié)駠姺ǖ膽妙I域大大拓寬。目前，意大利、挪威、瑞典、日本及加拿大等很多國家的濕噴應用已占主導地位，我國的濕噴混凝土施工也越來越被人們重視。另外，近年來國內(nèi)外新型外加劑、外摻料及鋼纖維噴射混凝土的研究和應用也得到迅速的發(fā)展，例如，我國冶金部建筑總院研制出了8604型速凝劑，美國和瑞士Aliva公司研制出了新型的非堿性速凝劑，德國研制成功了SiliponSPR6型增粘劑。1.1.3國內(nèi)噴射混凝土發(fā)展研究情況高性能噴射混凝土是近幾年來出現(xiàn)的新材料，在歐洲采用較多，具有較高的強度、耐久性和很好的防水性能，在我國才剛剛起步。我國冶金、水電部門上個世紀60年代初期，即著手研究混凝土噴射機械及噴射混凝土技術。l965年11月，冶金部建筑研究院與第三冶金建設公司合作，成功地在鞍鋼弓長嶺鐵礦建成了一條用噴射混凝土支護的礦山運輸巷道。1966年初，冶金部建筑研究總院用噴射混凝土修補北京地下鐵道古城段因火災燒傷的鋼筋混凝土襯砌，獲得了良好效果。同年，我國成昆鐵路的部分隧道，攀鋼大斷面運輸隧洞和本鋼南芬泄洪洞采用了噴射混凝土支護。1968年，我國回龍山水電站主廠房及梅山鐵礦豎井工程采用了噴射混凝土與錨桿相結合的支護。上述這些都為我國早期噴射混凝土技術的開發(fā)奠定了基礎[5]。噴射混凝土優(yōu)先選用普通硅酸鹽水泥，是因為它含有較多的C3A和C3S，凝結時間較快，特別是與速凝劑有良好的相容性，細集料采用中粗砂及細度模數(shù)大于2．5的規(guī)定，不僅是為了有足夠的水泥包裹細集料，有利于獲得足夠的混凝土強度，同時可減少粉塵和硬化后混凝土的收縮。砂的含水率控制在“5％-7％”，主要是為了減少具有活性的水泥顆粒的損失，減少粉塵，也有利于水泥的充分水化。關于粗集料粒徑，目前國內(nèi)的噴射機可使用的最大粒徑為25mm，但為了減少回彈和管路堵塞，故條文規(guī)定不大于16mm。高性能噴射混凝土的設計強度等級為C40、C50；抗?jié)B指標≥>B12。從已經(jīng)應用的工程看有一定的效果，但工程應用還不多，所以須經(jīng)試驗后采用。高性能混凝土的發(fā)展已成為混凝士研究的一個重要發(fā)展方向。到目前，國內(nèi)外加強了對噴射混凝土技術的研究開發(fā)工作，技術上取得了許多突破，使之在地下工程、薄壁結構工程、維修加固工程、巖土工程、耐火工程和防護工程等土木建筑領域獲得了廣泛的應用。1.2目前噴射混凝土性能方面所存在的主要問題作為重要的結構材料，強度一直是混凝土的主要性能指標，高強度一直被認為是優(yōu)質(zhì)混的特征。目前，我國許多地方的工程已使用了強度為60～80MPa的高強混凝土。100～150MPa的超高強混凝士也已經(jīng)配制成功。然而，在追求混凝土高強度的同時，卻發(fā)現(xiàn)了混凝土建筑因材質(zhì)劣化引起開裂破壞甚至倒塌。它們的破壞往往不是強度不足，而是耐久不夠。因此．混凝土耐久性的重要地位已不亞于強度和其他性能，由此也提出了混凝土高化的要求。高韌性混凝土的發(fā)展已成為混凝士研究的一個重要發(fā)展方向。然而，隨著高性能混凝土的出現(xiàn)和應用，使混凝土固有的脆性問題顯得更加突出。脆性斷裂不僅使材料的效得到充分應用，更重要的是會帶來災難性的事故。高強混凝土的脆性太大，往往限制了應用，從這個意義上說．脆性是較強度更為重要的力學參數(shù)。因此，對混凝士韌性的研究正在逐漸被人們所重視，強度和韌性都應該是衡量混凝士性能的重要指標[6]。1.3本文所提出的解決方案混凝土的脆性問題，不可能從混凝土的原材料和配比上得到解決，因為這種材料在微觀上為共價鏈所主導，只有通過與某些礦物摻合料結合后通過物理化學反應等改變內(nèi)部結構方能獲得改善。本文將嘗試添加白云母，利用其高絕緣高韌性的性能來提高噴射混凝土的性能，以達到增加其韌性的預期目標。眾所周知，以往在設計混凝土增韌性能方面的課題時，絕大多數(shù)人都是采用添加纖維（玻璃纖維、聚丙烯以及鋼纖維等），無數(shù)次的實驗也證明了鋼纖維是目前在混凝土增韌增加強度方面效果相對而言最好的一種外加劑，但是其高昂的成本及其原料來源并不符合市場經(jīng)濟中減排節(jié)能的方針[7]。本實驗將嘗試首次添加礦物摻合料（白云母）來改善普通噴射混凝土的韌性，如果實驗能夠達到預期目標，則可取代鋼纖維作為最經(jīng)濟適用的摻和劑在實際生產(chǎn)中運用。1.4白云母的基本性能、礦物組成及主要用途云母（mica)是分布最廣的造巖礦物，鉀、鋁、鎂、鐵、鋰等層狀結構鋁硅酸鹽的總稱。云母普遍存在多型性，其中屬單斜晶系者常見，其次為三方晶系，其余少見。云母族礦物中最常見的礦物種有黑云母、白云母、金云母、鋰云母、絹云母等。云母通常呈假六方或菱形的板狀、片狀、柱狀晶形。顏色隨化學成分的變化而異，主要隨Fe含量的增多而變深。白云母也叫普通云母、鉀云母或云母，是云母類礦物中的一種。白云母是良好的電絕緣體和熱絕緣體，并且它能夠大量出產(chǎn)，因此具有重要的經(jīng)濟價值。一般它產(chǎn)于變質(zhì)巖中，但也產(chǎn)于花崗巖等巖石中。白云母并非只是白色，它可以是較淡的褐、綠、紅色到無色，具有玻璃光澤到絲絹光澤。形狀為大板塊狀，六方晶體或細粒的集合體。白云母斜方柱晶類，通常呈板狀或片狀，外形成假六方形或菱形。柱面有明顯的橫條紋。雙晶常見，多依云母律生成接觸雙晶或穿插三連晶。主要出現(xiàn)于酸性巖漿巖；此外，還常出現(xiàn)于云英巖、變質(zhì)片巖和片麻巖中。產(chǎn)于花崗巖中的白云母，常形成具有工業(yè)價值較大的晶體；偉晶巖中白云母的形成是多階段的；熱液金屬礦床和熱液變質(zhì)巖中，絹云母華作用很普遍，形成絹云母；在變質(zhì)巖中白云母分布很廣，它是粘土質(zhì)巖石在較高溫度和鉀的參與作用下形成。白云母具有良好的電絕緣性和不導熱、抗酸、抗堿和耐壓性能，因而被廣泛用來制作電子、電氣工業(yè)上的絕緣材料。云母碎片和粉末用作填料等。鋰云母還是提取鋰的主要礦物原料。在工業(yè)上用得最多的是白云母，其次為金云母。其廣泛的應用于建材行業(yè)、消防行業(yè)、滅火劑、電焊條、塑料、電絕緣、造紙、瀝青紙、橡膠、珠光顏料等化工工業(yè)。超細云母粉作塑料、涂料、油漆、橡膠等功能性填料，可提高其機械強度，增強韌性、附著力抗老化及耐腐蝕型等。除具有極高的電絕緣性、抗酸堿腐蝕、彈性、韌性和滑動性、耐熱隔音、熱膨脹系數(shù)小等性能外，又率先推出片體二表面光滑、徑厚比大、形態(tài)規(guī)則、附著力強等特點。工業(yè)上主要利用它的絕緣性和耐熱性，以及抗酸、抗堿性、抗壓和剝分性，用作電氣設備和電工器材的絕緣材料；其次用于制造蒸汽鍋爐、冶煉爐的爐窗和機械上的零件。云母碎片和云母粉可以加工成云母紙，也可代替云母片制造各種成本低廉、厚度均勻的絕緣材料。1.5研究內(nèi)容本論文將通過一系列相關試驗來研究高嶺土對噴射混凝土的影響以及不同粒徑范圍的白云母對噴射混凝土的改性影響規(guī)律。2試驗原料和試驗方法2.1試驗原料2.1.1水泥試驗采用的水泥是焦作市堅固水泥有限公司生產(chǎn)的普通硅酸鹽水泥，其化學組成，礦物組成及物理性能見表2-1、表2-2、表2-3：表2-1普通硅酸鹽水泥化學組成Table2-1ThechemicalcomponentofcementSiO2Fe2O3Al2O3MgOCaOLossf-CaO21.843.305.232.762表2-2普通硅酸鹽水泥礦物組成Table2-2ThemineralcompositionofcementC3SC2SC3AC4AF56.120.318.2610.03表2-3普通硅酸鹽水泥的物理性能Table2-3Thephysicalpropertiesofcement品質(zhì)指標細度%初凝tmin終凝tmin沸煮安定性SO3%MgO%燒失量%3d抗壓Mpa3d抗折Mpa標準值≤1045≤600合格≤3.5≤5.0≤5.0≥3.5≥16.0檢測值1.2169229合格2.4砂信陽黃砂，其物理性能見表2-2表2-4砂的物理性能Table2-4Physicalpropertiesofsand顆粒級配mm細度模數(shù)表觀密度kg/m3堆積密度kg/m3緊密度體積kg/m3含泥量%含水量%0.16～52.752436139017802.542.1.3碎石山西晉城碎石,其物理性能見表2-5表2-5碎石物理性能Table2-5Physicalpropertiesofcoarseaggregate級配mm表觀密度kg/m3堆積密度kg/m3壓碎指標%含泥量%緊體積密度kg/m3含水量%3～102680145010.90.56163042.1.4高嶺土試驗所用高嶺土產(chǎn)于河南焦作地區(qū)（由焦作市煜坤礦業(yè)有限公司提供），高嶺土的化學成分如下表2-4：表2-6高嶺土的化學成分（%）Table2-6Chemicalcompositionofkaolin化學成分LossSiO2AL2O3Fe2O3CaOMgOSO3百分比14.1841.7838.791.990.720.900.71制備所得偏高嶺土的化學成分：表2-7偏高嶺土的化學成分摻合料LossSiO2AL2O3Fe2O3CaOMgOK2OTiO2Na2O偏高嶺土0.8754.0141.430.820.610.06Table2-7Compositionofmetakaolin2.1.5速凝劑摻入混凝土中能使混凝土迅速凝結硬化的外加劑。粉狀固體，其摻用量僅占混凝土中水泥用量2％～3％，卻能使混凝土在5min內(nèi)初凝，10min內(nèi)終凝。執(zhí)行標準：JC477—2003《噴射混凝土用速凝劑》等級：一等品、合格品[8]。本次試驗采用的摻速凝劑拌合物及其硬化砂漿的性能應符合表2-6的要求：表2-8速凝劑的性能Table2-8Acceleratingagentperformance試驗項目凝結時間/min不遲于1d抗壓強度Mpa28d抗壓強度比/Mpa含水率/%細度產(chǎn)品等級初凝終凝不小于不小于小于不大于一等品310875215合格品5107702152.1.6減水劑本實驗采用鄭州建科混凝土外加劑有限公司生產(chǎn)的JKH—1型高效減水劑。該減水劑以工業(yè)萘為主要原料，經(jīng)磺化、水解、干燥等工序制成的高效減水劑。該產(chǎn)品系非引氣型減水劑，對水泥具有分散作用，對混凝土具有顯著的減水增強作用。其主要技術指標如下表。表2-9減水劑的主要指標Table2-9Themainindicatorsofsuperplasticizer主要指標外觀PH值溶解性水泥凈漿流動度（mm）減水率（%）顏色狀態(tài)檢測值黃褐色粉狀7～9易溶于水≥23518～252.1.7水焦作地區(qū)自來水，室溫15~23oC。2.1.8白云母（muscovite）分子式：KAl2(A1Si3O10)(OH，F(xiàn))2,其化學成分和物理性質(zhì)如下所示：表2-10白云母的化學成份Table2-10ChemicalcompositionofmuscoviteSiO2Al2O3MgOK2OH2OFe2O3Na2OS+P44-50%20-33%1.32-2%9-11%0.13%2-6%0.95-1.8%0.02-0.05表2-11白云母的物理性質(zhì)Table2-11Physicalpropertiesofmuscovite密度(g/cm3)透明度(%)莫氏硬度顏色條痕彈性系數(shù)(106Pa)2.76～3.171.7～87.52-2.5淡白色無色1475.9～2092.7本實驗所采用的白云母分為三種粒徑大小的不同品種，分別用白云母C、白云母D、白云母E來表示，其中粒徑大小經(jīng)測試如下表所示：表2-12白云母的不同粒徑Table2-12Muscoviteofdifferentsize試樣白云母C白云母D白云母E粒徑（mm）0.63-2.360.3-0.90.125-0.632.2試驗方法2.2.1噴射混凝土拌合物的物理性能試驗噴射混凝土的泌水性試驗和表觀密度試驗均參照GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》。2.2.2噴射混凝土的力學性能試驗噴射混凝土的抗折、抗壓強度試驗參照GB/T50081-2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》進行，抗折強度的試件模塊規(guī)格為40mm×40mm×160mm，抗壓強度的試件模塊規(guī)格為100mm×100mm×100mm。2.2.3噴射混凝土的耐久性試驗噴射混凝土的各項耐久性試驗（抗氯離子滲透試驗、凍融循環(huán)試驗和抗硫酸根離子滲透試驗）測試參照GB/T50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》和JGJ/T193-2009《混凝土耐久性檢驗評定標準》（行業(yè)標準）。抗氯離子滲透試驗的試件模塊規(guī)格為100mm×100mm×50mm，凍融循環(huán)試驗和康硫酸根離子滲透試驗的試件模塊規(guī)格為100mm×100mm×100mm。

3礦物摻合料在噴射混凝土中應用的試驗研究3.1高嶺土改性噴射混凝土的試驗研究首先做出關于普通混凝土A組和加入高嶺土的混凝土試樣B組的強度對比試驗，其結果如下所示：表3-1A組和B組的強度Table3-1AgroupandBgroupoftheintensitycontrastA（基準組）B（加10%高嶺土）抗折強度抗壓強度抗凍融抗So42-抗折強度抗壓強度抗凍融抗So42-7d（MPa）5.7524.905.1522.2328d（MPa）7.5336.0133.0541.868.4742.4938.7840.00從表3-1可以看出，在養(yǎng)護期達到7d的時候，加入高嶺土的試樣的抗折強度甚至稍低于普通混凝土的試樣，而在養(yǎng)護期達到28d的時候，則可以看出B組試樣的強度明顯大于A組。通過上圖可以看出其間的對比變化，這說明了在養(yǎng)護齡期達到標準時限的28d之前，高嶺土對噴射混凝土的改性性能并未能體現(xiàn)出來，必須在規(guī)定的養(yǎng)護條件下達到28d的養(yǎng)護期后，混凝土增加噴射混凝土韌性的性能才能表現(xiàn)出預期的目標。同抗折強度的實驗結果類似，在養(yǎng)護齡期達到7d的時候，加入高嶺土的試樣B組的抗壓強度低于普通混凝土試樣A組，而在28d養(yǎng)護期滿后，B組的抗壓強度要遠遠大于A組。這兩個實驗結果告訴我們在實際施工過程中，在養(yǎng)護期滿之前，要注意對混凝土的保護采取必須的措施[9]。其次做出這兩組試樣物理性能測試的對比。表3-2A組和B組的物理性能Table3-2AgroupandBgroupofthephysicalproperties泌水率（%）表觀密度(kg/m3)A（基準組）19.252275B（加10%高嶺土）23.822503.2白云母改性噴射混凝土的試驗研究本實驗從三個方面研究不同粒徑的白云母對噴射混凝土性能的影響，分別是對物理性能的影響、力學性能的影響以及對耐久性的影響。白云母的摻入量分為0.03%、0.04%和0.05%。3.2.1白云母C改性噴射混凝土的試驗研究白云母C的粒徑范圍為0.63-2.36mm，本實驗對白云母所做的第一個探討就是找出在此粒徑范圍內(nèi)的一個最佳摻量，使其對噴射混凝土強度和韌性的提高能夠得到數(shù)據(jù)上的支撐。白云母C對噴射混凝土拌合物的物理性能影響規(guī)律噴射混凝土的泌水性和表觀密度測試結果如下表所示，白云母C對其的影響規(guī)律可以通過圖3-1和圖3-2直觀的看出來。表3-3白云母C對物理性能的影響Table3-3MuscoviteonthephysicalpropertiesofC摻入0.03%摻入0.04%摻入0.05%泌水率（%）8.6710.7913.39表觀密度（kg/m3）227523002275圖3-1泌水率變化曲線Fig3-1bleedingratecurve圖3-2表觀密度變化曲線Fig3-2Apparentdensitycurve通過以上數(shù)據(jù)及變化曲線圖，可以得知在噴射混凝土的泌水性能方面，泌水率的大小是和白云母的摻量成正比的，即摻量越大，則泌水率越大。眾所周知，如果泌水性過大，則導致混凝土分層離析，破壞混凝土均一性。如果保水性不好，則很容易被所接觸的磚、砌塊等基材吸去水分，從而降低其可塑性與粘結性，不能形成牢固的粘結，而且施工也不方便。從表觀密度變化曲線中，可以看出當白云母C的摻入量為0.04%的時候，噴射混凝土拌合物的表觀密度是最大的，而摻入量為0.03%和0.05%時的拌合物表觀密度則稍低且是一個持平的現(xiàn)象。因此得出結論當白云母C的摻入量為0.04%的時候，噴射混凝土經(jīng)搗實后的單位體積質(zhì)量是最大的。白云母C對噴射混凝土的力學性能影響規(guī)律本實驗中噴射混凝土的力學性能測試分為抗折和抗壓兩個方面，加入白云母C時，試樣模塊在7d和28d養(yǎng)護齡期時的抗壓強度和抗折強度試驗結果如下所示：表3-4白云母C對力學性能的影響Table3-4MuscoviteContheMechanicalProperties摻入0.03%摻入0.04%摻入0.05%7d28d7d28d7d28d抗壓強度（MPa）22.5438.0325.7141.5225.9240.88抗折強度（MPa）5.358.135.928.896.009.18圖3-3抗壓強度變化曲線Fig3-3Compressivestrengthcurve圖3-4抗折強度變化曲線Fig3-4Flexuralstrengthcurve由圖3-3和圖3-4的強度變化曲線圖中，可以明顯得出一個結論：在白云母C的粒徑范圍之內(nèi)，噴射混凝土的抗壓強度和抗折強度均和白云母C的摻入量呈正比關系。即當本實驗中的白云母C摻入量為0.05%時，噴射混凝土的力學性能是最優(yōu)的。白云母C對噴射混凝土的耐久性影響規(guī)律試樣模塊經(jīng)凍融循環(huán)和硫酸鹽浸泡后的抗壓強度如下所示：表3-5白云母C對耐久性強度的影響Table3-5MuscoviteConthedurabilitystrength摻入0.03%摻入0.04%摻入0.05%抗凍融（MPa）39.6138.6427.27抗So42-（MPa）43.9446.2149.91圖3-5耐久性強度變化曲線Fig3-5Durabilityintensitycurve從上圖中的強度變化曲線，可以得知在噴射混凝土中摻加白云母C時，摻入量越大，經(jīng)凍融后的試樣模塊的強度越低。與此相反的是，經(jīng)硫酸鹽浸泡的試樣，白云母C的摻入量越大，其強度越好。由此得出結論為:在白云母C粒徑范圍之內(nèi)，其對抗凍害的作用不是很好，摻入量的增加會降低噴射混凝土的抗凍性能。表3-6白云母C對氯離子擴散的影響Table3-6MuscoviteConthechloridediffusionof摻入0.03%摻入0.04%摻入0.05%氯離子擴散系數(shù)(單位:cm2/s)1.97E-111.97E-111.98E-11從上表可以得知，白云母C對噴射混凝土的抗氯離子滲透能力影響不大。3.2.2白云母D改性噴射混凝土的實驗研究白云母D對噴射混凝土拌合物的物理性能影響規(guī)律摻入白云母D（粒徑0.3-0.9mm）后測驗噴射混凝土拌合物的泌水性和表觀密度，其數(shù)據(jù)如下表所示：表3-7白云母D對物理性能的影響Table3-7MuscoviteonthephysicalpropertiesofD摻入0.03%摻入0.04%摻入0.05%泌水率（%）12.0613.0012.91表觀密度（kg/m3）227523002375圖3-6泌水率變化曲線Fig3-6Bleedingratecurve圖3-7表觀密度變化曲線Fig3-7Apparentdensitycurve由上圖可以看出泌水率在白云母D加入0.04%的時候處于最大值，說明并不是摻入量越多其泌水率越大，而是有一個最佳摻量值。表觀密度值的大小則是和白云母D的摻入量呈正比關系。白云母D對噴射混凝土的力學性能影響規(guī)律表3-8白云母D對力學性能的影響Table3-8MuscoviteDontheMechanicalProperties摻入0.03%摻入0.04%摻入0.05%7d28d7d28d7d28d抗壓強度（MPa）23.7040.0124.0139.9225.8242.42抗折強度（MPa）5.278.925.529.075.659.12圖3-8抗壓強度變化曲線Fig3-8Compressivestrengthcurve圖3-9抗折強度變化曲線Fig3-9Flexuralstrengthcurve白云母D對噴射混凝土強度的影響比較明顯，在7d和28d的養(yǎng)護齡期內(nèi)的抗壓強度和抗折強度均和白云母D的摻入量呈正比關系，加入量越多，強度越大。白云母D對噴射混凝土的耐久性影響規(guī)律表3-9白云母D對耐久性強度的影響Table3-9MuscoviteDonthedurabilitystrength摻入0.03%摻入0.04%摻入0.05%抗凍融（MPa）46.0838.8937.54抗So42-（MPa）44.0240.4346.10圖3-10耐久性強度變化曲線Fig3-10Durabilityintensitycurve白云母D的摻入量越大，噴射混凝土的抗凍害能力越差，圖中可以看出當摻入量為0.03%時，經(jīng)凍融循環(huán)后的試樣模塊的抗壓強度是最大的。而經(jīng)硫酸鹽浸泡的試樣模塊剛好相反，0.05%的摻入量時強度最大。表3-10白云母D對氯離子擴散的影響Table3-10MuscoviteDonthechloridediffusionof摻入0.03%摻入0.04%摻入0.05%氯離子擴散系數(shù)(單位:cm2/s)1.97E-111.97E-111.98E-11同白云母C一樣，白云母D對抗氯離子滲透的影響也不大。3.2.3白云母E改性噴射混凝土的實驗研究白云母E對噴射混凝土拌合物的物理性能影響規(guī)律表3-11白云母E對物理性能的影響Table3-11MuscoviteonthephysicalpropertiesofE摻入0.03%摻入0.04%摻入0.05%泌水率（%）9.529.108.64表觀密度（kg/m3）225022502250圖3-11泌水率變化曲線Fig3-11bleedingratecurve從上圖可以清晰的看出，噴射混凝土試樣的泌水率值和白云母E的摻入量呈反比關系，而三種摻量下的表觀密度則幾乎沒有發(fā)生變化。白云母E對噴射混凝土的力學性能影響規(guī)律摻入白云母E后的試樣，其抗壓強度和抗折強度數(shù)據(jù)如下表所示：表3-12白云母E對力學性能的影響Table3-12MuscoviteEontheMechanicalProperties摻入0.03%摻入0.04%摻入0.05%7d28d7d28d7d28d抗壓強度（MPa）21.8040.7718.4045.7325.8043.54抗折強度（MPa）58.875.79.37圖3-12抗壓強度變化曲線Fig3-12Compressivestrengthcurve由上圖的抗壓強度變化曲線圖可以看出，當白云母E的摻量為0.04%的時候，7d和28d時的強度值變化是最大的。由此可見，在云母E的粒徑范圍之內(nèi)，抗壓強度的大小并不是和摻入量的多少呈必須的正比或者反比關系。實際的施工過程中，也許會因為具體環(huán)境的差異而導致一些誤差，但通過本實驗可以分析出在某個粒徑范圍之內(nèi)有一個最佳摻量值，因此找出這個粒徑范圍的前提下才能確認最終的最佳摻量。圖3-13抗折強度變化曲線Fig3-13Flexuralstrengthcurve噴射混凝土的抗折強度的大小直接決定了其韌性的優(yōu)良。通過上圖可以看出白云母E的摻入量在0.05%時，抗折強度最大，也就是說噴射混凝土的韌性越好。白云母E對噴射混凝土的耐久性影響規(guī)律表3-13白云母E對耐久性強度的影響Table3-13MuscoviteEonthedurabilitystrength摻入0.03%摻入0.04%摻入0.05%抗凍融（MPa）43.2743.0945.25抗So42-（MPa）42.0249.0240.71圖3-14耐久性強度變化曲線Fig3-14Durabilityintensitycurve當白云母E的摻入量為0.04%的時候，抗硫酸鹽滲透的能力是最強的，而當摻入量為0.05%時，抗凍傷害的性能則是最好的。表3-14白云母D對氯離子擴散的影響Table3-14MuscoviteDonthechloridediffusionof摻入0.03%摻入0.04%摻入0.05%氯離子擴散系數(shù)(單位:cm2/s)1.97E-111.97E-111.97E-11同白云母C和D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。3.3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0.04%，白云母D和E的最佳摻量均為0.05%。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3-15白云母各粒徑的最佳摻量性能對比Table3-15Thesizeofthebestcontentmuscoviteperformancecomparison白云母C（0.04%）白云母D（0.05%）白云母E（0.05%）抗壓強度（MPa）7d25.7125.8225.8028d41.5242.4843.54抗折強度（MPa）7d5.925.655.728d8.899.129.37抗凍融（MPa）38.6437.5445.25抗So42-（MPa）46.2146.1040.71圖3-157d抗壓強度變化曲線Fig3-157dcompressivestrengthcurve圖3-1628d抗壓強度變化曲線Fig3-1628dcompressivestrengthcurve圖3-17抗折強度變化曲線Fig3-17Flexuralstrengthcurve圖3-18耐久性強度變化曲線Fig3-18Durabilityintensitycurve從圖3-15、圖3-16和圖3-17可以得知，當7d時，摻量為0.05%的白云母D抗壓強度值最大，而28d的時候，則摻入0.05%的白云母E抗壓強度最大。抗折強度的數(shù)據(jù)在7d時和白云母粒徑成正比，而28d時則呈反比關系，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3-18看出，加入0.05%的白云母E時，噴射混凝土的抗凍性能最好，而加入0.04%的白云母C時，噴射混凝土的抗硫酸鹽侵蝕能力最強。可以得出的結論為：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。3.4微觀分析3.4.1SEM照片圖B1、B2、B3為基準樣，圖C1、C2和圖D1、D2分別為白云母C（0.63-2.36mm）和白云母D（0.3-0.9mm）摻入噴射混凝土時的SEM圖像。B1B2B3C1C2D1D2圖3-19試樣的SEM照片F(xiàn)ig3-19SEMphotographsofsamples3.4.2SEM照片分析圖B1、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（0.63-2.36mm）的試樣28d后的SEM圖像，分別放大了3000倍和10000倍。網(wǎng)狀結構比較明顯，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構中，與混凝土的水化產(chǎn)物緊密結合。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。圖D1和D2為摻入白云母D（0.3-0.9mm）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)部結構緊湊密實，孔隙率小，而且白云母能夠很好的與其結合，大大優(yōu)于基準樣的結構?；钚缘V物摻合料（白云母）的加入，使得水泥石與骨料界面粘結力增強，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，減少了對水泥石結構有害物質(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)部結構，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。

4機理研究4.1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)部結構。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。4.2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，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，是導致混凝土遭受凍害的主要原因[10]。由于水遇冷結冰會發(fā)生體積膨脹，引起混凝土內(nèi)部抗拉、抗壓結構強度的破壞。當混凝土處于保水狀態(tài)時，毛細孔中的水結冰，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?；炷恋膬鋈谄茐倪^程，實際上是水化產(chǎn)物結構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)物結構中，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。4.3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構有關?；炷恋乃z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，混凝土中孔隙結構的改變，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。有相關研究表明，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構體系，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。混凝土抗?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]。4.4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+Na2SO4·10H2O→CaSO4·2H2O+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變?yōu)槭啵w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（3CaO·Al2O3·12H2O）+3（Na2SO4·10H2O）→3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O+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：3CaO·SiO3·H2O+MgSO4·7H2O→CaSO4·2H2O+Mg（OH）2+SiO2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0.01克，它的飽和溶液PH值約為10.5.這個數(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。4.5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-SO3-、-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。

5結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3.6%。（3）白云母的三個粒徑范圍分別為白云母C（0.63-2.36mm）、白云母D（0.3-0.9mm）和白云母E（0.125-0.63mm），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0.05%的白云母E（0.125-0.63mm）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（0.63-2.36mm）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0.05%的白云母E（0.125-0.63mm）時，噴射混凝土的綜合性能指標最好。

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