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摘要
自我国住建部在2017年发布《建筑节能与绿色建筑发展“十三五”规划》以来,
为了促进建筑领域供给侧改革,该规划中提出要完成建筑节能、集约高效以及绿色生
态的建筑用能体系的相关任务,并且在十九大报告中也重点强调要建设资源节约型、
环境友好型社会。目前,国内建筑领域发展十分迅速,但快速发展的同时,由于混凝
土裂缝的存在对经济、社会及环境带来了较大的影响,如何针对结构特征、交通特性、
环境资源需求量小研发出新材料,为裂缝修复提供一个新的方向;在发现损伤裂缝如
何进行绿色修复,保证混凝土材料的充分运用,减少资源的浪费和能源的消耗。通过
相关文献查询、原材料选取、配方的试配、数据分析等技术手段,研发一种适用于混
凝土裂缝的绿色胶凝复合快速修复材料,对其相关性能进行检验。本文选取的胶凝材
料由两种活性材料组成,用 A 和 B 表示,然后掺入粉煤灰、硅灰两种矿物掺合料,
最后掺入纳米二氧化硅(NS )改善修复材料相关性能。结果表明:
(1)随着水胶比逐渐增加,修复材料的凝结时间(初凝、终凝)和流动度都有
所增加,为了满足修复材料快速修复的作用,采用低水胶比更有优势;活性材料 A:B
比例的增加,凝结时间、流动度及力学强度均呈上升趋势,其对早期强度的影响较为
显著;随着砂胶比逐渐增加,流动度降低,力学强度在一定范围有所增加;通过调整
粉煤灰掺量对修复材料凝结时间进行控制,以至于满足施工要求,粉煤灰作为环境需
求量低的建筑材料,对环境保护有所改善;随着硅灰掺量的逐渐增加,凝结时间及流
动度呈下降趋势,对力学强度的影响整体呈一个先增后减的走向;随着纳米掺量的增
加,对修复材料凝结时间呈先增后减趋势并逐渐平缓,流动度呈线性下降,力学强度
也呈先增后减的趋势。其中 NS 对力学强度影响十分显著;随着外加剂掺量的提高,
修复材料流动度得到改善,对凝结时间影响较为显著,相比于后期强度,早期强度影
响较为明显。
(2 )基于性能及绿色建筑的前提下,得到其最优配比参数为水胶比 0.13、砂胶
比0.4、A:B 为 3:1、粉煤灰掺量20% 、硅灰掺量 3%、NS 掺量 3.5%、外加剂掺量 3%,
其 2h 的抗折强度为 5.5 MPa、抗压强度为25.7 MPa ,6h 的抗折强度为 6.1 MPa、抗
压强度为 27.2 MPa ,1d 的抗折强度达到7.0 MPa ,抗压强度 32.6 MPa,28d 的抗折强
度 7.6 MPa ,抗压强度 58.9 MPa;初凝时间28 min ,终凝时间47 min 。
(3 )通过增大 A :B 的比例,降低水胶比能有效改善抗渗性能,添加适量的细
集料可调整修复材料的结构,改善材料的密实性,进而提高抗渗性能。掺加适量的纳
米材料(纳米二氧化硅)可改善修复材料性能。随着 NS 掺量的逐渐增多,所示的三
I
个不同掺量的试件水压都到达仪器量程最大值 4.0 MPa ,但是渗透高度呈先降后增的
趋势。此外,掺入适量的硅灰及粉煤灰,可对修复材料的孔隙进行填充,将有害孔进
行改善为无害孔,密实修复材料的微观结构,抗渗性能得到改善。
(4 )抗氯离子渗透性能影响程度大小,A :B >水胶比>NS掺量>砂胶比>硅
灰掺量>粉煤灰掺量。通过增加活性材料A 的比例以及降低水胶比对修复材料的孔隙
率的降低影响程度较大,在一定范围内砂胶比、硅灰掺量、NS掺量、粉煤灰掺量的
增加,促进了修复材料的微观结构改善,其作用机理与抗渗性能原因相似,特别要提
出的是当粉煤灰掺量适当时,可以有效地扩大粉煤灰结合氯离子的有效面积,从而提
高其抗氯离子渗透性。A 比例的逐渐增大、水胶比增加、砂胶比的增大、粉煤灰掺量
增大都将导致自收缩降低;随着NS掺量、硅灰掺量的增加,自收缩越大。随着水胶
比、砂胶比的逐渐增大,界面弯拉强度随之降低;随着NS掺量的逐渐增加,界面弯
拉强度先升后降;随着硅灰掺量的逐渐增加,界面弯拉强度得到提升,掺量为6%其
增长幅度较大,相比于未掺硅灰增加了93%,小掺量对修复材料增大较小;粉煤灰掺
量的增加,阻碍界面弯拉强度的提升。
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