摘要 随着中国水利水电工程建设向边远地区发展,粉煤灰、矿渣等优质掺合料缺乏,开 发当地具有火山灰活性的矿物掺和料,成为水工混凝土矿物掺和料发展的必然趋势,凝 灰岩作为一种火山灰质材料在我国分布广泛,且具有较高的活性物质含量,研究凝灰岩 的特性及对混凝土性能的影响对凝灰岩的广泛使用具有重要实用价值。 本文取用西藏桑日附近的凝灰岩进行行破碎、粉磨,研究结果显示,凝灰岩的粉磨 符合粉磨动力学方程、RRB方程和分形理论;对粉磨后的凝灰岩物理化学特性进行分析, 并研究其火山灰活性,认为桑日凝灰岩具有一定的火山灰活性,凝灰岩掺量为30%时, 活性指数大于60%。胶砂强度随凝灰岩掺量的增加线性下降,随细度增加略有提高,凝 灰岩后期活性增长幅度较小。釆用XRD、TG-DTA、SEM+EDX、MIP等手段对水泥一 凝灰岩/粉煤灰胶凝体系微观结构进行研究分析,发现桑日凝灰岩的火山灰活性要低于I 级粉煤灰火山灰活性,且凝灰岩火山灰作用主要在早龄期,后期活性增长幅度较小;凝 灰岩颗粒也能起到一定的填充效应及微集料效应,且掺入凝灰岩和粉煤灰都可以优化混 凝土孔结构,但凝灰岩粉细化孔结构水平要略差于粉煤灰。将凝灰岩作为掺合料应用于 混凝土中,对比掺凝灰岩的混凝土性能与传统粉煤灰混凝土性能差异,结果表明将桑曰 凝灰岩作为掺合料应用于混凝土中,掺凝灰岩的混凝土性能与掺粉煤灰混凝土拌合物性 能相近,强度发展规律类似,抗渗、抗冻指标满足水电工程要求,可以替代部分粉煤灰 用于水工混凝土中。 关键词:凝灰岩,活性,强度,水化产物,微观结构 II浙江大学硕士学位报告 Abmustract Abstract Nowadays,withtheconstructionofwaterconservancyandhydropowerprojectsinremote Chinaandthelackofhigh-qualityadmixturesuchasflyashandslag,itisaninevitabletrend forthedevelopmentofmineraladmixtureofhydraulicconcretetodevelopalocalmineral admixturewithpozzolanicactivity.Asapozzolanicmaterialwithhighcontentofactive substances,tuffiswidelydistributedinChina,studyingtuffcharacteristicsanditsinfluenceon concreteperformanceisofgreatpracticalvalueforthewidespreaduseoftuff. ThetufftakenfromTibetSANGRIwascrushedandgrind,theresultsshowthatthe grindingoftuffisconsistentwiththegrindingdynamicsequation,RRBequationandfractal theory.Studyingthepozzolanicactivity,physicalandchemicalpropertiesoftuffpowder,it showsthatthetuffinSANGRIhascertainpozzolanicactivity.Whenthecontentofthetuffis 30%,theactivityindexishigherthan60%.Thestrengthofmortardecreaseslinearlywiththe increaseofthecontentofthetuff,andincreasesslightlywiththeincreaseofthefineness,and thelateractivityofthetuffincreasesslightly.Themicrostructureofcement-tuff/flyash cementitioussystemwasstudiedbymeansofXRD,TG-DTA,SEM+EDXandMIRTheresults showthatthepozzolanicactivityoftuffinSANGRIislowerthanclass1flyash,theactionof pozzolanicactivityintuffworksmainlyintheearlyage,andtheactivityincreasesslightlyin thelatestage.Tuffparticlescanalsoplayacertainfillingmicroaggregaterole,andthe incorporationoftuffandflyashcanoptimizetheporestructureofconcrete,butitdoesnot workasgoodasflyash.Addtufftoconcreteasanadmixture,comparetheperformance betweenthistuffconcreteandtraditionalflyashconcrete,itturnsoutthattheperformanceof tuffconcreteissimilartothatofflyashconcrete.Theantiseepageandantifreezingindexescan meettheneedsofhydropowerprojects,thetuffcanbeusedinsteadofflyashinconcrete. Keywords:tuff;pozzolanicactivity;strength;hydrationproducts;microstructure III浙江大学硕士学位报告 目次 硕士专业学位报告1 浙江大学研究生学位报告独创性声明 2 致谢I 摘要 II AbstractIll @次IV 1绪论1 1.1研究背＊ ; 1 1.2凝灰告的火山灰活性 2 1.3国内外对凝灰岩的研究现状 5 1.4当前研究当中存在的问题 9 1.S研究g的与意义 9 1.6研究思路及ft容 10 2试验用原材料性能 11 2.1水泥11 2.2粉煤灰12 2.3骨料12 2.3.1细骨料12 2.3.2粗骨料13 2.4外加剂15 2.5小结14 3凝灰岩粉磨特性15 3.1试验设计与结果 15 3.2机械力化学与粉磨动力学介绍 17 3.3凝灰岩粉磨动力学方程模拟 18 3.4凝灰岩粉等效粒径随时间变化规律 20 3.SRRB分布模型和分形维数 21 3.6凝灰岩粉粒径分布特征 22 3.7凝灰岩粉粒径分布分形维数及比表面积 23 3.8小结25 4凝灰岩粉物理化学特性 26 IV浙江大学硕+学位报告 4.1凝灰岩的化学成分和物理指标 26 4.2凝灰岩的化学活性 27 4.3凝灰岩肢砂强度研究 28 4.3.1配合比设计 29 4.3.2掺量对强度的影响 29 4.3.3细度对强度的影响 30 4.3.4抗压强度/抗折强度比和折压比 32 4.4凝灰岩成分波动对肢砂强度的影响 35 4.4.1化学成分和物理指标 35 4.4.2胶砂强度 36 4.S小结 38 S凝灰岩混凝土的微观结构研究 39 5.1配合比39 5.2X-射线衍射分析(XRD) 40 5.2.1原材料40 5_2.2凝灰岩掺量的影响 42 5.2.3粉煤灰掺量的影响 43 5_2.4掺合料品种的影响 44 5.2.5龄期的影响 46 5.2.6X-射线衍射结果分析 49 5.3热重-差热分析(TG-DTA) 49 5.3.1各试样TG-DTA曲线 49 5.3.2TG-DTA结果分析 51 5.4扫描电镜+能谱分析(SEM+EDX) 57 5.4.1原材料57 5.4.2水泥体系 60 5.4.3水泥+30%粉煤灰体系 64 5.4.4水泥+60%粉煤灰体系 69 5.4.5水泥+30%凝灰岩体系 73 5.4.6水泥+60%凝灰岩体系 77 5.4.7水泥+30%凝灰岩+30%粉煤灰体系 81 5.4.8扫描电镜和能谱结果对比分析 85 5.5孔结构分析86 V浙江大学硕-b学位报告 WK 5.5.1各试样压汞测试结果 86 5.5.2总孔隙率分析 88 5.5.3孔径分布分析 89 5.5.4特征孔径分析 93 5.696 6凝灰岩对混凝土性能的影响研究 ...98 6_1混凝土试验思路 98 6_2试验配合比及拌合物性能 98 6.3凝灰岩对混凝土强度的影响及研究 99 6.4抗滲及抗冻试验结果及分析 103 6.5撤观特性对混凝土性能的影响研究 104 6.5.1对混凝土强度的影响研究 104 6.5.2对混凝土抗渗、抗冻的影响研究 105 6.6^106 7结论与展望107 7.1结论107 7.2进一步研究的展望 108