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高掺量石灰石粉对混凝土耐久性的影响的开题报告一、研究背景混凝土作为一种广泛应用的建筑材料，其强度和耐久性是建筑物质量的关键因素。
石灰石粉是一种常用的混凝土掺合料，可以调节混凝土的分散性和流动性，提高混凝土的强度和耐久性。
然而，目前关于高掺量石灰石粉对混凝土耐久性的研究较少，因此有必要对其进行深入研究。
二、研究目的本研究旨在探讨高掺量石灰石粉对混凝土耐久性的影响，分析其机理和作用方式，为混凝土材料的发展提供理论支持和技术指导。
三、研究内容1. 石灰石粉介绍：介绍石灰石粉的来源、性质、化学成分等内容，探究其在混凝土中的作用机理。
2. 混凝土材料配比设计：设计不同配比的混凝土试件，包括掺入不同比例石灰石粉的试件和不掺石灰石粉的对照组试件。
3. 混凝土材料制备：采用适宜的混凝土制备工艺，制备试件，并对试件进行初步检测和评估。
4. 混凝土材料性能测试：通过实验测试方法，分析掺入不同比例石灰石粉的混凝土试件的力学性能和耐久性能。
5. 混凝土材料性能分析：对比不同试件的测试数据，分析高掺量石灰石粉对混凝土耐久性的影响机制，并归纳总结。
四、研究意义1. 为混凝土材料发展提供科学依据。
本研究通过对高掺量石灰石粉的混凝土试验研究，为混凝土材料的改进和发展提供理论基础和技术支持。
2. 提高混凝土材料的经济性和可持续性。
石灰石粉在混凝土中的掺入可以降低混凝土材料的制造成本，缓解资源短缺和环境压力。
3. 推动建筑行业可持续发展。
混凝土作为建筑行业主要材料之一，其性能和耐久性的提高，将带动整个建筑行业朝着可持续发展方向迈进。
五、研究方法本研究采用实验方法进行研究，采用压缩强度、抗渗性、耐久性等试验数据综合分析石灰石粉对混凝土性能的影响。
同时，结合SEM等分析工具，探究其微观作用机理。
六、研究进度安排本研究的进度安排如下：第一阶段：文献综述和研究方法设计（1个月）第二阶段：混凝土试件制备和性能测试（3个月）第三阶段：数据分析和结果总结（1个月）第四阶段：论文撰写和答辩（1个月）七、预期结果本研究预计得出高掺量石灰石粉对混凝土耐久性影响的定量分析结果，并探究其微观作用机理和影响方式，为混凝土材料的改进和发展提供理论依据和实践支持。
掺高钙粉煤灰混凝土的力学性能与耐久性试验研究的开题
报告
研究背景和意义：
高性能混凝土是当今世界建筑设计和施工领域非常重要的一种建材，具有高强度、高耐久性、高可靠性等优点，已广泛应用于桥梁、隧道、高层建筑等重要场所。
因此
开展高性能混凝土的研究与应用具有重要的意义。
高钙粉煤灰混凝土是一种新型的高性能混凝土，在优化水泥-粉煤灰比的基础上，加入适量的高钙粉煤灰，能够提高混凝土的力学性能和耐久性能。
但目前相关研究还
比较少，特别是对其力学性能和耐久性能的测试与分析也较为缺乏，因此需要开展相
关研究。
研究内容：
本研究将采用试验研究方法，通过控制高钙粉煤灰的掺量和粉煤灰的种类等因素，制备不同配比的高钙粉煤灰混凝土试件，并对其力学性能和耐久性能进行测定和分析。
具体来说，将通过以下几个方面进行研究：
1.制备混凝土试件：采用定型模具制备高钙粉煤灰混凝土试件，并对试件进行标准养护。
2.力学性能测试：对制备好的混凝土试件进行强度、抗裂性、抗冻融性等力学性能测试，并分析不同掺量的高钙粉煤灰对混凝土力学性能的影响。
3.耐久性能测试：利用混凝土试件进行耐久性能测试，包括碳化深度、渗透性、氯离子渗透等指标，并分析不同掺量的高钙粉煤灰对混凝土耐久性能的影响。
研究预期结果：
通过本次研究可以获得以下预期结果：
1.掌握高钙粉煤灰混凝土的制备方法和工艺；
2.了解不同掺量高钙粉煤灰对混凝土力学性能和耐久性能的影响规律；
3.探究高钙粉煤灰混凝土的优化配合方案，以获得更好的力学性能和耐久性能。
大掺量高钙灰加固土机理研究及工程应用摘要：大连普湾新区广泛分布着海相沉积的软弱土层，埋深一般在5—10米，这种软弱地基可以采用粉喷桩加固，来提高其承载力。
本研究以消耗普兰店周边热电厂生产的高钙粉煤灰为前提，通过大掺量高钙粉煤灰粉喷桩承载能力的室内试验，进行有针对性的研究，如大连高钙灰的性质，高钙灰与普通灰加固软土的对比试验。
与此同时，进行重塑土（软土风干过2mm筛）和原状土（含水量40%）试验，分析粉喷桩加固软土施工时的影响因素，并得出改善方法。
在此基础上，进行实际工程应用的配合比设计，提出了总水灰比概念，通过总加固材料质量来确定需要加入的水分。
关键词：软土加固；粉喷桩；高钙粉煤灰；总水灰比The Studies on Reinforcement Mechanism and Engineering application of HFA soilRen Zheng-yue1, ××2,×× 3(1.Modern Engineering Test Co., Ltd.Dalian University of Technology, Liaoning Dalian,116023; 2.)Abstract: Dalian is widely distributed the Marine soft soil，its buried depth is 5-10m.This soil can be consolidated by Dry Jet Mixing Pile to improve its bearing capacity. Aiming at consuming high calcium fly ash (HFA) produced by thermal power plants in Puwan New District, using DJM (dry jet mixing method) construction technology, it gets conclusions through laboratory unconfined compression tests with greater proportion of high calcium fly ash. A lot of targeted researches are made to study on, such as the nature of HFA in Dalian, contrast test results between FA soil and HFA soil. At the same time, remolding soil and undisturbed soil are prepared to tests to supply data on studying influencing factors of DJM when constructing. And some improved methods are obtained at last. It studies on mix design of practical application and puts forward the concept of total water cement ratio to determine the water content.Key words: soft soil reinforcement; MJD; HFA; total water cement ratio 引言随着大连全域城市化的推进，中心城区、庄河花园口、普湾新区成为大连未来五年至十年的建设热点，其市政道路、建筑工程开工总量将逐步提升，很快就会超过老城区的建设总量。
大掺量高钙灰加固土机理研究及工程应用摘要：大连普湾新区广泛分布着海相沉积的软弱土层，埋深一般在5—10米，这种软弱地基可以采用粉喷桩加固，来提高其承载力。
本研究以消耗普兰店周边热电厂生产的高钙粉煤灰为前提，通过大掺量高钙粉煤灰粉喷桩承载能力的室内试验，进行有针对性的研究，如大连高钙灰的性质，高钙灰与普通灰加固软土的对比试验。
与此同时，进行重塑土（软土风干过2mm筛）和原状土（含水量40%）试验，分析粉喷桩加固软土施工时的影响因素，并得出改善方法。
在此基础上，进行实际工程应用的配合比设计，提出了总水灰比概念，通过总加固材料质量来确定需要加入的水分。
关键词：软土加固；粉喷桩；高钙粉煤灰；总水灰比The Studies on Reinforcement Mechanism and Engineering application of HFA soilRen Zheng-yue1, ××2,×× 3(1.Modern Engineering Test Co., Ltd.Dalian University of Technology, Liaoning Dalian,116023; 2.)Abstract: Dalian is widely distributed the Marine soft soil，its buried depth is 5-10m.This soil can be consolidated by Dry Jet Mixing Pile to improve its bearing capacity. Aiming at consuming high calcium fly ash (HFA) produced by thermal power plants in Puwan New District, using DJM (dry jet mixing method) construction technology, it gets conclusions through laboratory unconfined compression tests with greater proportion of high calcium fly ash. A lot of targeted researches are made to study on, such as the nature of HFA in Dalian, contrast test results between FA soil and HFA soil. At the same time, remolding soil and undisturbed soil are prepared to tests to supply data on studying influencing factors of DJM when constructing. And some improved methods are obtained at last. It studies on mix design of practical application and puts forward the concept of total water cement ratio to determine the water content.Key words: soft soil reinforcement; MJD; HFA; total water cement ratio 引言随着大连全域城市化的推进，中心城区、庄河花园口、普湾新区成为大连未来五年至十年的建设热点，其市政道路、建筑工程开工总量将逐步提升，很快就会超过老城区的建设总量。
长期的工程经验、大量的地勘资料表明，上述地区中广泛分布海相沉积的软弱土层，土层埋深一般在5-10米。
这种地质条件下，在道路施工、建筑地基处理中采用粉喷桩提高道路路基、建筑地基承载力从经济造价、工程进度、工程质量可靠性等方面都具有无可比拟的优越性，将会得到大量的应用。
虽然粉煤灰粉喷桩在国内部分地区开展了部分试点工程，但在大连地区还是一块空白。
同时，由于大掺量高钙灰粉喷桩的承载能力、水稳性、质量控制与软土成分、地下水分布、粉煤灰种类具有很强的相关性，因此该项研究具有很强的地域性，必须进行有针对性的研究。
初步估计，随着海湾地区建设的发展，如大规模采用粉煤灰粉喷桩技术，每年可消耗高钙粉煤灰60~70万吨，这对解决该地区周边如普兰店热电厂、金州热电厂、开发区第二热电厂所产粉煤灰的综合利用提供了良好的出口。
1 高钙灰加固机理1.1 高钙灰加固机理概述高钙粉煤灰通常是指火力发电厂采用褐煤、次烟煤作为燃料而排放出的一种氧化钙成分较高的粉煤灰，是一种既含有一定数量水硬性晶体矿物又含有潜在活性物质的材料。
如果原煤的成份特殊或在燃煤中掺入一定量的石灰石，粉煤灰的化学成份有较大的改变，形成高钙型粉煤灰。
高钙灰固化机理在普通粉煤灰的基础上，又有不同。
由于高钙灰氧化钙含量高，促使高钙灰很容易水化，形成Ca(OH)2，与粉煤灰和粘土中的SiO2和Al2O3发生反应，生成胶结产物。
这与高钙灰单独水化或者加入到水泥基材料中导致安定性不良是有区别的，因为高钙灰的这种体积膨胀反而能加强软土加固效果，变不利为有利。
为提高高钙灰的加固效果，可以掺入少量碱性激发剂来增加加固土体的抗压强度[1]。
1.2 高钙灰与普通粉煤灰低钙粉煤灰通常是无烟煤和烟煤燃烧产物，CaO含量小于10%；高钙灰则是褐煤和次烟煤燃烧产物，CaO含量为15%-35%。
首先从成分上分析两者的区别：高钙灰除了显著的CaO含量高之外，高钙灰的SO3含量也较多,据资料统计,其中SO3含量大部分均高3%。
而作为酸性灰活性表征的SiO2+Fe2O3+Al2O3总和却小于70%，并且（CaO+MgO）/（SiO2+Fe2O3+Al2O3）均小于1，这也是高钙灰的一个普遍迹象。
肖文俊[2]通过对高钙粉煤灰及其水化产物进行微观定量分析，认为含钙量较高的微珠表面附有较多的水化物,即含钙量较高的粉煤灰活性较高。
高钙灰的细度要小于普通灰，并且颗粒表面粘附有许多微粒，普通灰和高钙灰微观图像如图1图1 普通灰与高钙灰对比图（左：普通灰，右：高钙灰）本论文用到的高钙灰成分如下：表1 高钙粉煤灰化学成分高钙灰比表面积约为10300cm2/g，普通一级粉煤灰约为3567 cm2/g。
1.3 高钙灰与普通粉煤灰加固对比试验试验用软土取自大连普湾新区，其主要性质如见表2。
表2试验土样物理力学性质风干土过2mm筛，制备成含水量40%的试样土备用。
高钙灰选取大连北海热电厂高钙粉煤灰，普通灰选择东港华能电厂一级灰。
根据相关试验分析，高钙灰试验选择的基准配合比为高钙粉煤灰掺量15%，水泥掺量5%，水玻璃占固化剂质量分数为10%，石灰5%，石膏15%；普通灰试验与高钙灰相同，只是将高钙灰替换成普通灰即可，对比试验结果如表3。
表3 高钙灰、普通灰加固土强度对比试验由试验过程可知，掺有高钙灰的加固土搅拌时比普通灰吸水量大，拌合困难。
由试验结果分析，高钙灰对强度的贡献比普通灰要大，而且强度增长显著。
掺高钙灰的试块强度远远高于普通灰，这跟软土的性质有很大关系。
加固土无侧限抗压强度与土的塑性指数之间存在一定关系[3]。
水泥土无侧限抗压强度随软土塑性指数的增加而降低，塑性指数为20时达到峰值。
该指标值越大说明土处于塑性状态的含水量范围越大，也就是说塑性指数与土中结合水的含量有一定关系。
可以这么认为，塑性指数越大，结合水越多，粘粒周围双电层结构中的反离子层厚度也越大，因而水泥与颗粒发生作用时需要的阳离子越多，其起主要作用的阳离子是Ca2+，用破坏反离子层的Ca2+增加，则用于加固软土的Ca2+减少。
因此，当软土塑性指数过大时，同样的水泥掺量，水泥土强度的增长受到影响。
为了进一步了解2种加固剂的加固效果，进行SEM微观试验。
结果如下图：图2 普通灰与高钙灰加固土微观图像（左：普通灰，右：高钙灰）掺普通灰的加固土，试样中很少发现有纤维状水化物,分布很不普遍,主要发生在孔隙或土团之间的空穴中，但是能谱分析却显示在粘土颗粒表面含有较高的Ca，其原因可能在于水泥和普通粉煤灰水化生成的钙离子被粘土颗粒吸附，导致钙离子不足，难易生成大量纤维状水化物。
而掺高钙灰的加固土，试样中出现数量较多的纤维状结晶，同时出现具有花朵状结构的水化产物，这些水化产物相互穿插在一起，并且不断延伸填充到土颗粒间的孔隙中形成网状结构。
硅酸盐水化物（纤维状、针状），增多的原因在于，高钙灰富含钙，水化过程中能提供足够的钙离子。
加固土微观结构特征有较大变化，高钙灰改善了加固土的物质构成，改善了加固土的颗粒级配，使得原来基本为“粘粒基质”结构向类似“网状纤维状骨架”的结构转变，它是加固土强度明显提高的重要原因。
2 重塑土和原状土对加固效果的影响实际工程与室内试验最大的区别就是，实际现场需要加固的软土是普湾新区地下淤泥质原状土，而室内配合比试验用的是风干土加水拌合成的重塑土。
因此接下来要研究原状土与重塑土对加固土强度和施工工艺的影响。
由前面室内配合比试验可知，我们选择的土样风干后加水直至40%含水率。
加入固化剂，大概占重塑淤泥土质量的24%（不包含水玻璃，因为其为液体，不影响施工工艺）。
拌合时成流塑状态，拌合较容易，成型均匀。
而原状淤泥土，同样含水率在40%左右，拌合7.5%以上拌合土就出现搅拌困难的现象，成型不均匀，如图3：图3 成型不合格试块原状土拌合困难，究其原因，与普湾新区淤泥质土很强的结构性和较厚的双水层有关。
那么如何解决原状土拌合困难的难题成为关键。
可以从两方面入手：增加拌合水量和减少加固剂掺量。
实际工程中，粘土矿物对Ca2+和OH-有一定的吸附作用，使水化时离子不足，因此尽量不要减少固化剂的使用量，尽量通过加水来使固化剂更容易拌和于土中。
因此在采用原状土试验时，拌合过程中要加入一定的水，来缓解拌合困难的现象。
原状土含水率48.2%，称取淤泥土样2千克进行加固试验。
在拌合过程中共加水387.4克，相当于土体含水率为76.8%。
共用加固粉体453.6克，相当于往含水率40%的土样中加水灰比1:1的浆液。
由试验过程可知，没加水时，过于干燥，拌合困难，很多粉状固化剂无法很好的融合在软土内；当加入一定的水，但水量不足时，加固土很黏，粘在叶片上；当加入的水量充足时，加固土和易性提高，拌合均匀。
试验采用70.7×70.7×70.7mm试模。
试验结果如下表：表4 重塑土与原状土无侧限抗压强度对比水泥土无侧限抗压强度一般为0.3~3MPa，从上述试验结果可知，原状扰动土加固后强度都符合一般规律。
