石屑是一种良好的代砂材料,以其为骨料制成的水泥砂浆与普通砂浆相比,具有良好的工作性能和力学性能,但是其后期收缩大的特点在一定程度上限制了石屑这种代砂材料的推广应用。本文采用以钙矾石和水镁石为膨胀源的复掺技术对石屑砂浆进行了补偿收缩试验研究。所做的主要工作有: 首先,通过对水泥石收缩机理与膨胀剂膨胀机理的分析总结,确定了技术方案的可行性。 其次,通过试验分别研究了UEA、轻烧MgO和引气剂对石屑砂浆收缩性能的影响,通过正交试验对复合膨胀剂进行了优选,对其中各组分掺量和养护方式对补偿效果的影响进行了试验研究。结果表明,补偿收缩石屑砂浆的水中养护最终膨胀量随着UEA或MgO掺量的增大而增大;掺加引气剂对补偿收缩石屑砂浆的收缩性能有重要影响,适宜的掺量为0.01%左右;优选出的复合膨胀剂可以较好的补偿石屑砂浆的后期收缩,并具有低掺量,经济性能好等特点;加强早期养护对收缩补偿效果至关重要。 再次,通过对比试验对补偿收缩石屑砂浆的各项性能进行了研究。结果表明,复合膨胀剂对石屑砂浆凝结性能和抗冻性能几乎没有影响,可以改善其保水性和抗渗性。 最后,通过BET、XRD、SEM对补偿收缩石屑砂浆的微观机理进行了研究,并应用分形理论与粘弹性力学模型,结合试验结果对水镁石和钙矾石的膨胀规律进行了解释。结果表明:掺加复合膨胀剂后,石屑砂浆水泥浆体的孔隙率减小,基体结构更加密实,但由于早期钙矾石的生成速度与强度发展不一致,早期强度和弹模有所降低;来自钙矾石和水镁石的结晶膨胀能不是全部用做膨胀功,而是部分消耗在变形过程中,部分贮存在水泥硬化浆体中,部分用于使水泥硬化浆体结构致密化。