关键词:
电厂稻壳灰
混凝土
硫酸盐侵蚀
损伤本构模型
机理分析
摘要:
本文以生物质发电厂所产废弃稻壳灰为背景,探究性地提出将其代替部分水泥加入到混凝土中,制备出一种新型的电厂稻壳灰(Electric Power Plant-Rice Husk Ash,简称E-RHA)混凝土,并以普通混凝土性能为基准,对E-RHA混凝土的工作性能、力学性能及耐久性能进行对比试验,并结合其宏观力学和物理参数、XRD试验以及微观形态对E-RHA增强混凝土力学强度、抗硫酸盐侵蚀能力进行机理分析,主要获得如下结论:(1)E-RHA的掺加会降低混凝土工作性能,通过水泥砂浆流动度试验,确定了每用E-RHA替代n克水泥,需要在原本用水量的基础上添加0.8n克拌合水,以弥补E-RHA给混凝土工作性能带来的不利影响。(2)对E-RHA混凝土进行力学性能试验,测试了不同掺量E-RHA混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度。发现混凝土力学强度随E-RHA掺加量的提高呈先增后减的趋势,当E-RHA掺量为9%时,混凝土的宏观力学性能达到最佳,抗压强度和劈裂抗拉强度相比普通混凝土分别提高了 30.5%和31.4%。通过对E-RHA进行XRD衍射检测,发现E-RHA具有大量无定性SiO2,能够生成具有胶结力的水化硅酸钙(C-S-H)凝胶,这是E-RHA混凝土强度提高的主要原因。(3)选取E-RHA掺量为9%的混凝土和普通混凝土设计总龄期为270d的硫酸盐溶液自然侵蚀和干湿循环侵蚀试验,测试了两种混凝土不同侵蚀龄期下的抗压强度,劈裂抗拉强度,有效孔隙率及相对动弹性模量。研究结果表明:随着侵蚀龄期的增加,两种混凝土力学参数和主要物理参数在短暂增大后都呈下降趋势。但是E-RHA混凝土在两种侵蚀机制下强度下降的起始周期皆晚于普通混凝土,表明E-RHA混凝土具有较好的抗硫酸盐侵蚀性能。基于细观损伤微元假设和Weibell分布,建立E-RHA混凝土和普通混凝土在硫酸盐溶液侵蚀环境下的损伤本构模型,可以为两种混凝土受硫酸盐侵蚀的损伤评定起到参考及预测作用。(4)利用SEM电镜技术,对E-RHA混凝土和普通混凝土在两种硫酸盐侵蚀机制下的劣化过程进行微观分析,观测到了钙矾石,石膏和硝芒等膨胀性侵蚀产物。结合宏观参数和微观形态,分析E-RHA可以从降低混凝土 Ca(OH)2含量,,提高混凝土密实度和减少混凝土表面蒸发收缩几方面提高混凝土抗硫酸盐侵蚀性能。图[48]表[23]参[62]