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针对大体积混凝土开裂问题,在水泥混凝土中掺加MgO膨胀剂和粉煤灰等矿物掺合料是减轻大体积混凝土开裂的有效措施。MgO膨胀剂虽然还未列入国家标准GB23439-2017《混凝土膨胀剂》中,但与硫铝酸钙类、氧化钙类传统膨胀剂相比,具有水化需水量少,膨胀性水化产物稳定,能补偿混凝土后期收缩等优势,目前主要应用于水工大体积混凝土中补偿收缩。粉煤灰等矿物掺合料的合理掺加可降低混凝土的水化温升,从而减少大体积混凝土因温度收缩产生的收缩裂缝。目前研究中对MgO膨胀剂-粉煤灰-水泥补偿收缩复合胶凝体系的水化过程和水化动力学研究较少,对复合胶凝体系水化程度、微观结构和宏观性能发展之间的联系缺乏科学的认识。本文以MgO膨胀剂-粉煤灰-水泥补偿收缩复合胶凝体系为研究对象,设置MgO膨胀剂的活性(M型和S型)和掺量(6%、9%和12%)、粉煤灰的掺量(20%和40%)、水胶比(0.3、0.4和0.5)和水化温度(20℃、45℃和65℃)等影响因素,通过水化热试验、热重分析试验、压汞测孔试验、膨胀性能试验和力学性能试验,对该复合胶凝体系水化特性及水化动力学展开研究。研究结果表明:(1)MgO膨胀剂和粉煤灰的掺加均降低了复合胶凝体系的早期水化放热量,使水化各阶段的反应速率均降低,减少大体积混凝土早期的水化温升,同时MgO膨胀剂的掺加可有效补偿混凝土的收缩。MgO膨胀剂掺量在12%以内,粉煤灰掺量在2040%之间,水胶比为0.30.5范围内时,三元复合胶凝体系在20℃和45℃的水化过程是NG-I-D,Krstulovic-Dabic模型能较好的拟合试验变量范围内复合胶凝体系水化反应过程。MgO膨胀剂和粉煤灰的掺加使整个反应过程更加和缓。水胶比为0.4和0.5时,水胶比对水化机制的转变影响较小。当温度升高时,水化动力学参数都变大,水化进程更加剧烈。(2)不同活性的MgO膨胀剂,温度敏感性不同,低活性MgO(S型)敏感性明显高于高活性MgO(M型)。(3)20℃时,M型MgO膨胀剂掺量越大,砂浆试块膨胀率越大;MgO活性越高,补偿收缩砂浆的早期膨胀率越大,但后期膨胀增长明显变慢;改变水胶比,相同掺量条件下,砂浆试件限制膨胀率随水胶比的减小而增大;高温能极大促进砂浆试件的早期膨胀。(4)水胶比为0.4和0.5时,粉煤灰的掺加基本上对浆体膨胀产生了抑制作用。(5)20℃时,MgO膨胀剂替代水泥后,会导致复合胶凝体系胶砂试件强度有所下降,掺量越大,下降越明显;12%MgO掺量条件下强度下降明显,90d时强度下降30.70%;90d龄期之前,9%MgO掺量条件下,MgO活性对胶砂试件强度影响不大;随着粉煤灰掺量的增加,复合胶凝体系胶砂早期强度降低。提高养护温度极大促进了砂浆早期强度的发展,但高温水养砂浆的后期强度低于标准养护时。(6)标养条件下,随着MgO膨胀剂掺量增加,总孔隙率逐渐变大;12%掺量条件下,MgO水化使体系的大于200 nm孔隙明显增加。MgO的水化使浆体0.32μm范围内孔增多;改变MgO活性,MgO膨胀剂活性越低,浆体总孔隙率越大;90d之前,粉煤灰掺量增加和体系水胶比增大,都会使浆体孔隙率变大。早期养护温度的提高,使体系孔隙率降低,但后期孔隙细化程度低于标养试样。(7)标养条件下,MgO膨胀剂掺量越高,MgO水化度越高,但体系Ca(OH)2含量越低。28d前,S型MgO试样MgO水化度低于M型MgO,Ca(OH)2含量略高于M型MgO。粉煤灰掺量越高,MgO水化度越低,体系Ca(OH)2含量减小。3d时,MgO水化度随着水胶比的增加而增大,28d时MgO水化度差幅变小。高水胶比促进了体系前期的水化,对后期水化的促进作用降低。65℃水养条件下,粉煤灰与碱性水化产物Ca(OH)2和Mg(OH)2发生反应,反应消耗膨胀性产物Mg(OH)2,抑制了膨胀的发展。