無(wú)機(jī)非金屬材料工程畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告

1、畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告題目?jī)?nèi)養(yǎng)護(hù)對(duì)粉煤灰混凝土性能影響學(xué)院土木工程學(xué)院專業(yè)無(wú)機(jī)非金屬材料工程班級(jí)0134101學(xué)號(hào)013410146學(xué)生姓名楊建取指導(dǎo)教師劉富玲開(kāi)題日期2014.3.28內(nèi)養(yǎng)護(hù)對(duì)粉煤灰混凝土性能影響開(kāi)題報(bào)告一、選題的背景與意義：（一）課題研究來(lái)源本課題來(lái)源于河南省科技廳重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目： 綠色高性能自養(yǎng)護(hù)粉煤灰混凝土技術(shù)研究。（二）課題研究的目的通過(guò)對(duì)不同類型的內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑和同種內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑不同摻入量對(duì)粉煤灰混凝土性能影響這一課題的研究，改善混凝土內(nèi)部的濕度場(chǎng)，提高了混凝土內(nèi)部的含濕量，達(dá)到控制混凝土收縮變形、控制混凝土開(kāi)裂、增強(qiáng)粉煤混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B、抗凍融循環(huán)能力的目的。（三）課題研

2、究的意義粉煤灰混凝土雖然在工程建筑領(lǐng)域中被大量應(yīng)用， 但是它有許多的缺點(diǎn)， 混凝土中摻入粉煤灰后， 導(dǎo)致用水量的降低， 從而需要更為嚴(yán)格的養(yǎng)護(hù)制度來(lái)確?；炷翉?qiáng)度正常展。但是，在工程實(shí)際中施工環(huán)境、施工條件等因素的限制，并不能夠?yàn)榛炷撂峁﹪?yán)格的養(yǎng)護(hù)制度，從而限制了粉煤灰混凝土強(qiáng)度的發(fā)展、應(yīng)用范圍。還存在水化熱高、溫度應(yīng)力大、自收縮高等問(wèn)題，容易在成型早期因溫度應(yīng)力和自收縮過(guò)大而產(chǎn)生開(kāi)裂，自收縮主要是由水泥水化過(guò)程中的自干燥引起的。而飽水輕集料（LWA ）和超強(qiáng)吸水劑（ SAP）等內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑作為自養(yǎng)護(hù)組分為粉煤灰混凝土提供自養(yǎng)護(hù)給水能夠更好地使粉煤灰混凝土發(fā)揮出其既有優(yōu)勢(shì)， 同時(shí)也解決其本身存在

3、的一些問(wèn)題。 在粉煤灰混凝土的硬化過(guò)程中提供充足的水分， 使水泥水化進(jìn)行的更加的充分， 從而也提高了粉煤灰混凝土的整體密實(shí)度，進(jìn)而減少了混凝土內(nèi)部的空隙，增加其內(nèi)部網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的連結(jié)數(shù)量，使其抗?jié)B、抗凍融循環(huán)的能力得到很大的提高。擴(kuò)大粉煤灰混凝土的應(yīng)用范圍，提高其在建筑工程等領(lǐng)域的地位。2二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀：（一）國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀粉煤灰混凝土作為一種常用的建筑材料，在建筑工程領(lǐng)域等地方得到了大量的應(yīng)用。它有許多的優(yōu)點(diǎn)， 如替代部分水泥、 節(jié)約生產(chǎn)成本、 降低混凝土水化熱和早期強(qiáng)度、降低滲透性和耐久性同時(shí)在混凝土中摻加粉煤灰節(jié)約了大量細(xì)骨料；減少了用水量； 改善了混凝土拌和物的和易性； 增強(qiáng)混凝土的可泵

4、性； 減少了混凝土的徐變； 減少水化熱、熱能膨脹性；提高混凝土抗?jié)B能力；增加混凝土的修飾性。但是粉煤灰混凝土也存在早期自收縮明顯， 容易引起混凝土開(kāi)裂等問(wèn)題。 而通過(guò)對(duì)粉煤灰混凝土在自然養(yǎng)護(hù)、 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)、浸水養(yǎng)護(hù)以及帶模水養(yǎng)護(hù)條件下的強(qiáng)度以及收縮性能的研究，證明早期供水養(yǎng)護(hù)對(duì)其性能有很大影響。但是，帶模水養(yǎng)護(hù)與浸水養(yǎng)護(hù)的效果相當(dāng)，且費(fèi)工費(fèi)時(shí)，不利于其現(xiàn)場(chǎng)施工應(yīng)用。 還有人研究了水養(yǎng)護(hù)的粉煤灰混凝土，發(fā)現(xiàn)其表面仍然會(huì)產(chǎn)生微裂與掉角的現(xiàn)象。 因此，上述養(yǎng)護(hù)方法均不能從根本上解決粉煤灰混凝土早期自收縮和開(kāi)裂的問(wèn)題。 同濟(jì)大學(xué)楊全兵進(jìn)行了在水中養(yǎng)護(hù)兩年的高性能混凝土自干燥的研究， 發(fā)現(xiàn)雖然外層自干燥現(xiàn)

5、象有所削弱， 但是內(nèi)層的自干燥現(xiàn)象仍然存在，而混凝土內(nèi)毛細(xì)孔相對(duì)濕度的降低， 是高性能混凝土自收縮以及干燥收縮產(chǎn)生的主要原因 1 。華南理工大學(xué)的葉華等在低水膠比的混凝土中摻入了內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑高吸水聚合物，其在緩解自干燥、減小自收縮方面取得了一定的成效 2 。合肥工業(yè)大學(xué)的姚明甫等在基于國(guó)外 Jensen 的理論基礎(chǔ)上對(duì)超強(qiáng)吸水劑的內(nèi)養(yǎng)護(hù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究，全面地驗(yàn)證了超強(qiáng)吸水劑對(duì)混凝土的收縮性能以及力學(xué)性能的影響， 證實(shí)了內(nèi)養(yǎng)護(hù)混凝土的自收縮率以及干縮率有顯著的降低， 而且通過(guò)表面吸水率實(shí)驗(yàn)表明利用高吸水聚合物的內(nèi)養(yǎng)護(hù)作用改善了混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使之更加致密，養(yǎng)護(hù)效果也最好3 。東南大學(xué)的錢春香等研究高吸

6、水聚合物對(duì)混凝土收縮開(kāi)裂的改善作用也取得了一定成效， 實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了高吸水聚合物可以很顯著地改善混凝土的收縮開(kāi)裂性能， 同時(shí)也驗(yàn)證了高吸水聚合物的使用可顯著提高在自然環(huán)境中養(yǎng)護(hù)的混凝土的強(qiáng)度，甚至可以替代混凝土的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)4 。（二）國(guó)外研究現(xiàn)狀使用高吸水聚合物作為混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)材料的概念是由丹麥學(xué)者O.M.Jensen 和P.F.Hansen在 2001 年提出，他們認(rèn)為，溶脹的高吸水聚合物會(huì)在環(huán)境 PH 或離子濃度大的情況下釋放出水分 5 。對(duì)于水泥水化的過(guò)程來(lái)說(shuō)，水泥內(nèi)部的組成成分遇水開(kāi)始水化以后，由于水化生成的鈣離子溶解到水中，體系的 PH 上升。陽(yáng)離子濃度伴隨著水泥水化的進(jìn)行不斷的增加，

7、 從而促使高吸水聚合物不斷地釋放出來(lái)水分， 并且供給水泥進(jìn)一步水化所需要的水分。 另外，由于高吸水聚合物與其內(nèi)部未釋放的水的蒸發(fā)需要消耗的能量較大，加之高吸水聚合物離子表面成膜，使干燥速度減慢，從而減緩了由蒸發(fā)引起的水分損耗。這一方法的提出得到了國(guó)外學(xué)者的一致認(rèn)同。3隨后， Lura6 和日本的 Shin-Igarashi7 在混凝土中摻入平均粒徑數(shù)百微米、吸水率為自身重量數(shù)百倍的高吸水聚合物，顯著降低甚至消除了低水膠比混凝土的子收縮，驗(yàn)證了 Jensen 的結(jié)論。2008 年 Jensen又發(fā)表文章總結(jié)了高吸水聚合物在高性能混凝土中的影響作用。他認(rèn)為，由于高吸水聚合物的添加使水泥漿體內(nèi)部相對(duì)

8、濕度大為增加， 使混凝土的收縮率減少、應(yīng)力集中和相應(yīng)的裂縫減少或消除。同時(shí)，高吸水聚合物微粒收縮產(chǎn)生氣泡，增加了混凝土的含氣量， 從而提高了混凝土的抗凍性。 其原理類似于引氣劑， 而不同的是，引氣劑的加入會(huì)導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度下降， 但是高吸水聚合物的加入?yún)s可以使混凝土強(qiáng)度略有上升。綜合國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀可見(jiàn)， 通過(guò)在混凝土中摻入一定量的內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑來(lái)改善混凝土的各種性能的研究開(kāi)始的時(shí)間比較晚，有許多的方面不太完善，處于起步階段。國(guó)內(nèi)大部分的研究都集中在高吸水聚合物用作高性能混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑的改善作用， 但是對(duì)于粉煤灰混凝土這種普通常用的混凝土方面研究的不是太多， 不同種類的內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑、 不同摻入量的內(nèi)養(yǎng)護(hù)

9、劑對(duì)粉煤灰混凝土的性能影響這方面還有待完善。 國(guó)內(nèi)外研究通常是在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下來(lái)研究?jī)?nèi)養(yǎng)護(hù)劑對(duì)混凝土各種性能的影響， 而沒(méi)有研究在工程實(shí)際等自然養(yǎng)護(hù)條件下內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑對(duì)混凝土性能的影響。 因此，進(jìn)行內(nèi)養(yǎng)護(hù)對(duì)粉煤灰混凝土性能的影響研究很有必要。4三、課題研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新課題研究?jī)?nèi)容1、確定不同內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑摻入粉煤灰混凝土中對(duì)粉煤灰混凝土性能影響最為顯著的內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑。主要是確定不同的內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑在摻入粉煤灰混凝土中時(shí)候， 它們對(duì)混凝土的硬化過(guò)程的影響，該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，首先要確定好粉煤灰混凝土中粉煤灰的含量，這需要其是一個(gè)定量， 而各種不同的內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑的摻入量也應(yīng)該控制為等量， 在這樣的實(shí)驗(yàn)條件和情況下可以看出這幾種養(yǎng)

10、護(hù)劑中哪一種內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑最能夠提高混凝土的整體抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B、抗凍融循環(huán)的能力。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要測(cè)定混凝土試塊的3d、 7d、28d 的強(qiáng)度值，并且該過(guò)程中每種內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑粉煤灰混凝土試塊還必須要做兩組以上的試塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)， 通過(guò)多組試塊的抗壓強(qiáng)度測(cè)定來(lái)取其平均值，從而使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加的可靠。2、確定同種內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑不同摻量對(duì)粉煤灰混凝土性能影響最為顯著的的摻入量。主要在于縱向的實(shí)驗(yàn)比較， 通過(guò)上面的橫向?qū)嶒?yàn)過(guò)程可以確定出何種的內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑對(duì)粉煤灰混凝土的強(qiáng)度等性能影響最為顯著，最能夠提高其強(qiáng)度值、抗?jié)B能力、抗碳化能力、抗凍融循環(huán)能力等。 而對(duì)于該種的內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑并不知道其所表現(xiàn)出的影響力是最大的影響產(chǎn)量，因此還需要

11、其進(jìn)行縱向的比較。 也就是同種內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑在含量的不同情況下對(duì)同等粉煤灰取代量的粉煤灰混凝土的各種性能指標(biāo)的影響， 從而確定其最佳的摻量。 從而根據(jù)以上兩個(gè)大的方面來(lái)確定不同材料的內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑在不同摻量的情況下對(duì)粉煤灰混凝土的性能的影響。內(nèi)養(yǎng)護(hù)技術(shù)主要用到兩種最基本的內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑飽水輕集料（ LWA ）和超強(qiáng)吸水樹(shù)脂（ SAP，又名高吸水聚合物），而本次的研究也主要是圍繞著兩種材料進(jìn)行相關(guān)的粉煤灰混凝土實(shí)驗(yàn)。 同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還要摸索研究?jī)?nèi)養(yǎng)護(hù)劑最佳摻入量和其與混凝土中水的摻入量的關(guān)系。3、兩種內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑復(fù)合摻入預(yù)制粉煤灰混凝土中，與基準(zhǔn)組、最優(yōu)內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑單獨(dú)使用組對(duì)比，采用測(cè)試 7d 抗壓強(qiáng)度來(lái)確定復(fù)合使

12、用效果。課題研究的創(chuàng)新1、本課題研究打破粉煤灰混凝土傳統(tǒng)內(nèi)養(yǎng)護(hù)的試驗(yàn)條件，采用自然地外界環(huán)境養(yǎng)護(hù)，實(shí)現(xiàn)粉煤灰混凝土在施工中從標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室到施工現(xiàn)場(chǎng)的轉(zhuǎn)變。2、本課題研究采用飽水輕集料和超強(qiáng)吸水樹(shù)脂復(fù)合使用，打破傳統(tǒng)粉煤灰混凝土試驗(yàn)中內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑單獨(dú)使用的局限。5四、課題的研究方法：本課題的研究方法主要是以對(duì)比試驗(yàn)、變量控制為主來(lái)進(jìn)行的。（1）在實(shí)驗(yàn)室設(shè)備條件允許情況下通過(guò)混凝土內(nèi)部相對(duì)濕度測(cè)試儀探明內(nèi)養(yǎng)護(hù)條件下混凝土內(nèi)部相對(duì)濕度的變化規(guī)律;（2）采用預(yù)濕的飽水輕集料、高吸水聚合物等作為釋水因子引入膠凝漿體中提供內(nèi)養(yǎng)護(hù)環(huán)境，同時(shí)，可以采用掃描電鏡來(lái)觀察粉煤灰混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)和膠凝漿體裂縫的發(fā)展變化規(guī)律；

13、（3）采用電液式壓力試驗(yàn)機(jī)來(lái)測(cè)定達(dá)到規(guī)定齡期的粉煤灰混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度，用 3d、 7d、28d 的強(qiáng)度值來(lái)體現(xiàn)混凝土各方面的性能。研究主要技術(shù)路線如圖 1。查閱先關(guān)資料、文獻(xiàn)確定粉煤灰混凝土中在預(yù)配混凝土摻入不確定研究方向、方法粉煤灰取代量、混凝同量同種類的內(nèi)養(yǎng)護(hù)土配合比劑，分別制作試塊組測(cè)定所做混凝土試塊在預(yù)配混凝土摻入不測(cè)定所做混凝土試塊3d、7d 強(qiáng)度，確定等同種同量?jī)?nèi)養(yǎng)護(hù)劑，3d、 7d 強(qiáng)度，確定各摻量中最優(yōu)內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑分別制作試塊組種內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑最優(yōu)摻量綜合上述最優(yōu)摻量、對(duì)上述試塊組進(jìn)行外對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑試塊組，測(cè)觀分析、內(nèi)部結(jié)構(gòu)分題進(jìn)行分析、得出結(jié)論，定該組試塊 28d

14、強(qiáng)度析，與基準(zhǔn)組進(jìn)行對(duì)總結(jié)整個(gè)實(shí)驗(yàn)研究圖 1.主要技術(shù)路線6五、研究計(jì)劃及預(yù)期成果：1. 研究計(jì)劃：(1)第 1-3 周進(jìn)行畢業(yè)實(shí)習(xí)、收集相關(guān)文獻(xiàn)資料；(2)第 4-5 周確定實(shí)驗(yàn)方案、完成開(kāi)題報(bào)告；(3)第 6-12 周進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并完成畢業(yè)論文初稿；(4)第 13-15.5 周修改畢業(yè)論文，進(jìn)行畢業(yè)答辯。2. 研究預(yù)期成果：內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑可有效地改善粉煤灰混凝土的自收縮和干燥收縮， 使混凝土的抗開(kāi)裂性能得到提高，同時(shí)在一定程度上改善了混凝土強(qiáng)度及抗凍性能。并且，高吸水性聚合物（ SAP）對(duì)粉煤灰混凝土性能的影響要大于飽水輕集料對(duì)其的影響。同時(shí)，內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑在自然環(huán)境條件下仍然能夠很好地提高粉煤灰混凝土的

15、性能。7六、參考文獻(xiàn)：1 楊明，周士瓊，李益進(jìn)，等 . 粉煤灰高性能混凝土養(yǎng)護(hù)的試驗(yàn)方法研究 J . 混凝土與水泥制品， 2001，（5）：10-12.2 葉華，趙建青，張宇 . 吸水樹(shù)脂水泥基材料自養(yǎng)護(hù)外加劑的研究 J . 華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版， 2003，31（ 4）：41-44.34姚明甫 . 養(yǎng)護(hù)對(duì)高性能混凝土性能影響的研究 D . 合肥：合肥工業(yè)大學(xué)， 2004:13-45.陳德鵬，錢春香，趙洪凱，等 . 內(nèi)養(yǎng)護(hù)措施改善混凝土收縮開(kāi)裂性能 J. 特種結(jié)構(gòu)， 2007，24（ 1）：57-60.5 Ole. Mejilhede. Jensen, Per Freiesleben.

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