多固廢超高性能混凝土力學(xué)性能

本書聚焦于工業(yè)固廢的資源化利用難題，以及超高性能混凝土(UHPC)的高成本問題，對多固廢UHPC的力學(xué)性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，系統(tǒng)地總結(jié)和闡述了作者在含鋰渣UHPC水化特性及微觀結(jié)構(gòu)、鋁相固廢UHPC抗壓抗折性能及微觀結(jié)構(gòu)，以及多固廢UHPC抗壓及水化特性等方面的研究成果。
本書可供從事土木工程、力學(xué)等相關(guān)專業(yè)的廣大科技人員以及各設(shè)計院與施工企業(yè)參考，也可作為上述專業(yè)的研究生和高年級本科生的學(xué)習(xí)參考書。

本書是關(guān)于超高性能混凝土(UHPC)抗壓性能實(shí)驗(yàn)研究的專著，系統(tǒng)地總結(jié)和闡述了作者在含鋰渣超高性能混凝土水化特性及微觀結(jié)構(gòu)，鋁相固廢超高性能混凝土抗壓抗折性能及微觀結(jié)構(gòu)和多固廢超高性能混凝土抗壓及水化特性研究成果，具有數(shù)據(jù)詳實(shí)，結(jié)論清晰可靠，能為從事相關(guān)研究的研究者和工程師提供一份有價值的參考資料。

超高性能混凝土（UHPC）是一種相對于傳統(tǒng)混凝土具有更高力學(xué)性能和耐久性的新型材料。它主要由高品質(zhì)的水泥、超細(xì)粉煤灰、硅酸鹽材料、超細(xì)粉料、特種化學(xué)助劑、特種骨料和高強(qiáng)度鋼纖維等精選原材料組成。與傳統(tǒng)混凝土相比，UHPC在強(qiáng)度、韌性、耐疲勞性、耐久性和抗震性等方面表現(xiàn)更優(yōu)異。隨著人們對建筑材料性能要求的日益提高，UHPC在工程領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。從建筑領(lǐng)域的高層建筑、大跨度橋梁、隧道、水利水電工程等，到新能源領(lǐng)域的風(fēng)力及光伏設(shè)施、電站等，UHPC都展現(xiàn)出了其突出的應(yīng)用價值。但是到目前為止，UHPC在實(shí)際工程上還未得到普遍的應(yīng)用。影響因素很多，其根本原因是UHPC過高的水泥用量導(dǎo)致其成本高、能耗和碳排放量大，嚴(yán)重限制了UHPC的發(fā)展和應(yīng)用?！疤歼_(dá)峰、碳中和”目標(biāo)已升級為國家戰(zhàn)略，標(biāo)志著我國正處于脫碳發(fā)展的關(guān)鍵時期。固廢摻合料具有與水泥相當(dāng)或更高的性能，用固廢摻合料替代水泥被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)建筑材料可持續(xù)發(fā)展的有效方法。多固廢UHPC結(jié)合了UHPC良好的力學(xué)性能和固廢的低成本、可持續(xù)性，不僅降低了水泥用量，減少碳排放，節(jié)省了成本，而且實(shí)現(xiàn)了工業(yè)固廢的資源化利用。然而如何提高固廢UHPC的性能又成為新的難題。
本書系統(tǒng)性地總結(jié)和闡述了作者對上述問題的研究成果，主要內(nèi)容包括：第1章論述了固廢摻合料制備UHPC的各種問題及其綜合利用情況；第2章為含鋰渣超高性能混凝土原材料與試驗(yàn)方法；第3章為新拌鋰渣UHPC和鋰渣-石灰石UHPC的性能；第4章為鋰渣UHPC和鋰渣-石灰石UHPC的力學(xué)性能及環(huán)境影響評價；第5章為鋰渣UHPC和鋰渣-石灰石UHPC的水化特性；第6章為鋰渣UHPC和鋰渣-石灰石UHPC的微觀結(jié)構(gòu)；第7章為粉煤灰-磷渣固廢體系UHPC抗壓抗折性能試驗(yàn)研究；第8章為鋰渣-磷渣固廢體系UHPC抗壓抗折性能試驗(yàn)研究；第9章為煤矸石-磷渣固廢體系UHPC抗壓抗折性能試驗(yàn)研究；第10章為PLF體系多固廢UHPC抗壓及水化特性研究；第11章為PLG體系多固廢UHPC抗壓及水化特性研究；第12章為PGF體系多固廢UHPC抗壓及水化特性研究。
本書是國家自然科學(xué)基金委重點(diǎn)項目“硅鋁質(zhì)礦山固廢多動力源耦合重構(gòu)與微觀結(jié)構(gòu)強(qiáng)化機(jī)理研究”和沈陽市科學(xué)技術(shù)計劃項目“生活垃圾焚燒飛灰低能耗熔斷處置關(guān)鍵技術(shù)研究”的研究成果。旨在對于多固廢超高性能混凝土的研究現(xiàn)狀、材料性能、混凝土技術(shù)、施工工藝和應(yīng)用前景等方面，為研究者和工程師提供一份有價值的參考資料，同時也為推動超高性能混凝土在工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用作出一份貢獻(xiàn)。
參加本書撰寫討論與校訂的有穆越新、張大為、趙晨光、高令昊，參加撰寫討論的還有李雪萌、呂明、楊博涵，謹(jǐn)此一并致謝。
限于作者水平，書中難免存在一些不足之處，歡迎讀者批評指正。

1 緒論  1
1.1 研究背景  2
1.2 研究現(xiàn)狀  2
1.2.1 工業(yè)固廢現(xiàn)狀  2
1.2.2 固廢基摻合料制備UHPC研究進(jìn)展  3
1.2.3 現(xiàn)存問題  4

2 含鋰渣超高性能混凝土原材料與試驗(yàn)方法   5
2.1 原材料  6
2.1.1 概述  6
2.1.2 化學(xué)成分分析  6
2.1.3 礦物組成分析  6
2.1.4 顆粒粒徑分布  7
2.1.5 比表面積  8
2.1.6 微觀形貌分析  8
2.2 UHPC的試驗(yàn)配合比及制備方法  8
2.2.1 鋰渣UHPC的配合比  8
2.2.2 鋰渣-石灰石UHPC的配合比  8
2.2.3 UHPC的制備方法  9
2.3 試驗(yàn)方法  9
2.3.1 新拌性能測試  9
2.3.2 力學(xué)性能測試  10
2.3.3 水化特性研究  10
2.3.4 微觀結(jié)構(gòu)研究  11

3 新拌鋰渣UHPC和鋰渣-石灰石UHPC的性能  12
3.1 引言  13
3.2 流動性  13
3.2.1 鋰渣UHPC的流動性  13
3.2.2 鋰渣-石灰石UHPC的流動性  13
3.3 凝結(jié)時間  14
3.3.1 鋰渣UHPC的凝結(jié)時間  14
3.3.2 鋰渣-石灰石UHPC的凝結(jié)時間  15
3.4 小結(jié)  15

4 鋰渣UHPC和鋰渣-石灰石UHPC的力學(xué)性能及環(huán)境影響評價   17
4.1 引言  18
4.2 抗壓強(qiáng)度  18
4.2.1 鋰渣UHPC的抗壓強(qiáng)度  18
4.2.2 鋰渣-石灰石UHPC的抗壓強(qiáng)度  19
4.3 抗折強(qiáng)度  21
4.3.1 鋰渣UHPC的抗折強(qiáng)度  21
4.3.2 鋰渣-石灰石UHPC的抗折強(qiáng)度  21
4.4 環(huán)境影響評價  22
4.4.1 鋰渣UHPC的環(huán)境影響評價  22
4.4.2 鋰渣-石灰石UHPC的環(huán)境影響評價  24
4.5 小結(jié)  25

5 鋰渣UHPC和鋰渣-石灰石UHPC的水化特性  27
5.1 引言  28
5.2 水化熱演變  28
5.2.1 鋰渣UHPC的水化熱演變  28
5.2.2 鋰渣-石灰石UHPC的水化熱演變  30
5.3 水化產(chǎn)物物相分析  33
5.3.1 鋰渣UHPC的水化產(chǎn)物種類  33
5.3.2 鋰渣-石灰石UHPC的水化產(chǎn)物種類  35
5.4 熱重分析  36
5.4.1 鋰渣UHPC的熱重分析  36
5.4.2 鋰渣-石灰石UHPC的熱重分析  38
5.5 C-S-H的化學(xué)組成  40
5.6 小結(jié)  41

6 鋰渣UHPC和鋰渣-石灰石UHPC的微觀結(jié)構(gòu)  43
6.1 引言  44
6.2 微觀形貌分析  44
6.2.1 鋰渣UHPC的微觀形貌  44
6.2.2 鋰渣-石灰石UHPC的微觀形貌  45
6.3 孔結(jié)構(gòu)  46
6.3.1 鋰渣UHPC的孔結(jié)構(gòu)  46
6.3.2 鋰渣-石灰石UHPC的孔結(jié)構(gòu)  47
6.4 小結(jié)  48

7 粉煤灰-磷渣固廢體系UHPC抗壓抗折性能試驗(yàn)研究   50
7.1 引言  51
7.2 試驗(yàn)概況  51
7.2.1 試驗(yàn)材料  51
7.2.2 試件制備  54
7.2.3 測試方案  55
7.3 粉煤灰-磷渣固廢體系UHPC抗壓抗折強(qiáng)度分析  57
7.3.1 摻合料摻量對UHPC抗壓抗折強(qiáng)度影響分析  57
7.3.2 摻合料配比對UHPC抗壓抗折強(qiáng)度影響分析  59
7.3.3 水膠比對UHPC抗壓抗折強(qiáng)度影響分析  61
7.3.4 通過正交試驗(yàn)分析UHPC抗壓抗折強(qiáng)度  62
7.4 粉煤灰-磷渣固廢體系UHPC微觀分析  70
7.4.1 水化產(chǎn)物SEM分析  70
7.4.2 熱重分析  71
7.5 小結(jié)  74

8 鋰渣-磷渣固廢體系UHPC抗壓抗折性能試驗(yàn)研究  76
8.1 引言  77
8.2 試驗(yàn)概況  77
8.2.1 試驗(yàn)材料  77
8.2.2 試驗(yàn)方法及方案  78
8.3 鋰渣-磷渣固廢體系UHPC抗壓抗折強(qiáng)度分析  79
8.3.1 摻合料摻量對UHPC抗壓抗折強(qiáng)度影響分析  79
8.3.2 摻合料配比對UHPC抗壓抗折強(qiáng)度影響分析  81
8.3.3 水膠比對UHPC抗壓抗折強(qiáng)度影響分析  83
8.3.4 通過正交試驗(yàn)分析UHPC抗壓抗折強(qiáng)度  84
8.4 鋰渣-磷渣固廢體系UHPC微觀分析  91
8.4.1 水化產(chǎn)物SEM分析  91
8.4.2 熱重分析  93
8.5 小結(jié)  95

9 煤矸石-磷渣固廢體系UHPC抗壓抗折性能試驗(yàn)研究  96
9.1 引言  97
9.2 試驗(yàn)概況  97
9.2.1 試驗(yàn)材料  97
9.2.2 試驗(yàn)方法及方案  97
9.3 煤矸石-磷渣固廢體系UHPC抗壓抗折強(qiáng)度分析  99
9.3.1 摻合料摻量對UHPC抗壓抗折強(qiáng)度影響分析  99
9.3.2 摻合料配比對UHPC抗壓抗折強(qiáng)度影響分析  101
9.3.3 水膠比對UHPC抗壓抗折強(qiáng)度影響分析  102
9.3.4 通過正交試驗(yàn)分析UHPC抗壓抗折強(qiáng)度  104
9.4 煤矸石-磷渣固廢體系UHPC微觀分析  110
9.4.1 水化產(chǎn)物SEM分析  110
9.4.2 熱重分析  112
9.5 小結(jié)  114

10 PLF體系多固廢UHPC抗壓及水化特性研究  115
10.1 引言  116
10.2 試驗(yàn)概況  116
10.2.1 試驗(yàn)材料  116
10.2.2 試驗(yàn)方法及方案  117
10.3 UHPC抗壓強(qiáng)度影響因素分析  121
10.3.1 摻合料摻量對UHPC抗壓強(qiáng)度影響分析  121
10.3.2 水膠比對UHPC抗壓強(qiáng)度影響分析  122
10.3.3 磷渣細(xì)度對UHPC抗壓強(qiáng)度影響分析  123
10.3.4 摻合料配比對UHPC抗壓強(qiáng)度影響分析  124
10.4 UHPC水化產(chǎn)物分析  127
10.4.1 XRD分析  127
10.4.2 熱重分析  128
10.5 UHPC微觀形貌分析  129
10.5.1 SEM分析  129
10.5.2 EDS分析  130
10.6 新拌UHPC性能分析  131
10.6.1 UHPC流動度分析  131
10.6.2 UHPC凝結(jié)時間分析  134
10.7 小結(jié)  136

11 PLG 體系多固廢UHPC抗壓及水化特性研究  138
11.1 引言  139
11.2 試驗(yàn)概況  139
11.2.1 試驗(yàn)材料  139
11.2.2 試驗(yàn)方法及方案  140
11.3 UHPC抗壓強(qiáng)度影響因素分析  142
11.3.1 摻合料摻量對UHPC抗壓強(qiáng)度影響分析  142
11.3.2 水膠比對UHPC抗壓強(qiáng)度影響分析  144
11.3.3 磷渣細(xì)度對UHPC抗壓強(qiáng)度影響分析  145
11.3.4 摻合料配比對UHPC抗壓強(qiáng)度影響分析  146
11.4 UHPC水化產(chǎn)物分析  149
11.4.1 XRD分析  149
11.4.2 熱重分析  150
11.5 UHPC微觀形貌測試  151
11.5.1 SEM分析  151
11.5.2 EDS分析  152
11.6 新拌UHPC性能分析  154
11.6.1 UHPC流動度分析  154
11.6.2 UHPC凝結(jié)時間分析  156
11.7 小結(jié)  157

12 PGF體系多固廢UHPC抗壓及水化特性研究  158
12.1 引言  159
12.2 試驗(yàn)概況  159
12.2.1 試驗(yàn)材料  159
12.2.2 試驗(yàn)方法及方案  160
12.3 UHPC抗壓強(qiáng)度影響因素分析  162
12.3.1 摻合料摻量對UHPC抗壓強(qiáng)度影響分析  162
12.3.2 水膠比對UHPC抗壓強(qiáng)度影響分析  164
12.3.3 磷渣細(xì)度對UHPC抗壓強(qiáng)度影響分析  165
12.3.4 摻合料配比對UHPC抗壓強(qiáng)度影響分析  166
12.4 UHPC水化產(chǎn)物分析  168
12.4.1 XRD分析  168
12.4.2 熱重分析  169
12.5 UHPC微觀形貌分析  170
12.5.1 SEM分析  170
12.5.2 EDS分析  171
12.6 新拌UHPC性能分析  173
12.6.1 UHPC流動度分析  173
12.6.2 UHPC凝結(jié)時間分析  175
12.7 小結(jié)  176

參考文獻(xiàn)  177