混凝土材料碳化性能研究

文摘 2024-10-14 07:00 河南

0引言

随着我国社会经济的迅速发展，混凝土结构的耐久性问题在复杂多样的使用环境中日益受到关注，这直接影响混凝土结构的使用寿命和安全。碳化是衡量混凝土耐久性的关键指标，碳化会导致混凝土对内部钢筋的保护性能减弱，从而引发结构破坏，对结构的安全性和使用寿命产生深远影响。目前，为提升混凝土的工作性能、力学性能和经济性能，普遍采用矿物掺合料和添加剂，其掺量对混凝土的抗碳化性能具有显著作用。粉煤灰、矿渣、石灰石粉等矿物外加剂虽能有效改善混凝土的工作和使用性能，降低生产成本，但过量添加将导致混凝土碱化度降低，进而影响其抗碳化性能。目前，关于水泥基材料性能的研究主-集中在机械性能和部分耐久性（如抗裂性、收缩性、抗渗性等），而对大掺量矿物掺合料混凝土碳化特性的研究相对较少。因此，本项目将综合考虑混凝土制备过程和现场施工条件，探讨掺入物（如矿物掺合料、外加剂）和养护方法等因素对其碳化特性的影响。

1原材料与试验方法

1.1原材料

水泥：采用海磷酸二铵（P·O42.5）水泥，经28d抗压强度达到46.5MPa，各项指标均满足-求。细集料：选用细度模数2.8，石粉含量3.0%的重庆巴南姜家选矿厂机械中砂。粗骨料：选用石灰石碎石，G1级5～10mm，G2级10～20mm，泥浆含量0.3%和0.2%。以粉煤灰、矿渣、石灰石为主-原料，选用粉煤灰为F、域级粉煤灰；S95级矿渣粉；石灰石粉。

本实验所采用的矿物外加剂按GB/T18046-2017《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》、GB/T156967-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》、JGJ/T318-2014《石灰石粉在混凝土中应用技术规程》对其进行规定，并对其进行改进。掺合料W1为高性能减水剂，W2为其配制的超塑化剂，各项指标均符合GB8076-2008《混凝土外加剂》的规定。

1.2试验方法

据GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》以及GB/T50081-2019《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》的规定，本研究对混凝土进行了拌和、成型及养护操作。试验采用100mm×100mm×100mm的标准试件，并以28d快速碳化方法进行。实验环境控制在（20±2）℃的温度、（70±5）%的相对湿度以及（20±3）%的CO₂含量。在此基础上，本研究以粉煤灰、矿渣粉和石灰石粉为主-原料，并添加了不同类型的外加剂，对各类混凝土的坍落度和抗压强度进行了详细的对比分析，结果见表1、2。

2试验结果分析

2.1不同掺量粉煤灰混凝土的碳化性能

由表1可知，在粉煤灰掺量为0～30%内，随着粉煤灰掺量的增加，其抗压强度呈现下降趋势。特别是当粉煤灰掺量达到或超过20%时，抗压强度降低幅度超过20%。在经过标准养护28d后，对F0～F6进行碳化试验，并测定28d碳化龄期的碳化深度，结果见图1。

由图1可知，随着粉煤灰掺量的增加，其碳化深度相应增大。特别是当粉煤灰掺量超过10%时，碳化深度的增长幅度显著提高。当粉煤灰被加入混凝土中，会发生二次水化反应，此过程将大量消耗水化产物Ca（OH）_{2，从而降低混凝土的碱化度，进一步导致混凝土抗碳化能力的下降}。然而，随着粉煤灰掺量的进一步提升，由于水泥掺量相对较小，未参与水化反应的自由水会大量挥发，导致混凝土的致密性降低、抗压强度减弱，进而导制其抗碳化能力大幅度下降。

2.2不同掺合料混凝土的碳化性能

由表2可知，在掺入20%的混合材后，其28d的抗压强度均达到C30或以上，而矿渣微粉混凝土的最大强度为C35。此外，对掺入粉煤灰、矿渣粉和石灰石粉末的水泥进行了标准养护28d后，进行了碳化特性试验，试验结果如图2所示。

由图2可知，通过添加外加剂，混凝土的碳化深度得到明显增强。特别是在添加矿渣粉的情况下，水泥石粉所展现出的抗碳化性能显著优于粉煤灰和石灰石。经过研究，粉煤灰、矿渣、石灰石这三种外加剂均对混凝土起到了二次水化作用。值得注意的是，矿渣粉相较于普通的粉煤灰和石灰石，拥有更高的水化活性。这种高活性使矿渣粉在水化过程中能够生成更多的水化产物，进而降低了混凝土的孔密度，对CO₂的扩散起到了一定的抑制作用。此外，石粉作为填料，不仅优化了混凝土的孔结构，还有效地维持了混凝土的碱性。因此，水泥的抗碳化能力相较于粉煤灰混凝土有了显著的提升。

2.3不同外加剂混凝土的碳化性能

在混凝土坍落度为（210±10）mm时，适量添加掺合料能有效提升混凝土的抗压强度，其中，W1添加后的混凝土抗压强度提升尤为显著。对三种不同龄期的普通混凝土在28d后的碳化特性进行了测定，结果如图3所示。

由图3可知，相较于W0，W1与W2混凝土的碳化深度分别降低了33%和19%。研究结果表明，在相同胶凝材料体积和坍落度条件下，掺入掺合料能显著减少混凝土用水量，同时降低凝结过程中产生的气孔，从而提高混凝土密实度，进而增强其抗碳化能力。对比W1和W2可知，不同类型掺入物会对混凝土水化速率产生影响。在其他条件相同的情况下，掺入物减水率越高，越有利于提升混凝土的抗碳化性能。

2.4不同养护龄期混凝土的碳化性能

鉴于粉煤灰、矿渣、石灰石等外加剂的二次水化效应，以及外加剂对水泥水化作用的影响，且活性外加剂与水泥石碱性环境的协同作用，导致混凝土在各个发展阶段，由于胶凝材料组成的差异，其内部结构发生变化，从而引发混凝土碳化特性的改变。为此，本项目计划对不同龄期标准养护混凝土的碳化特性展开系统研究。在粉煤灰含量为20%，外加剂W1的条件下，分别对标准养护3d、7d、28d、56d的混凝土进行碳化实验，并测试其碳化特性，见图4。

由图4可知，在标准养护28d内，混凝土的碳化深度逐渐减小。相较于标准养护3d时，养护28d时的碳化深度减少了29.3%，而在此后的56d内，碳化深度的减少幅度并未显著提高。研究发现，随着龄期的延长，水泥水化产物的类型和含量不断增多，导致混凝土内部的孔结构发生变化，从而提升了其抗碳化性能，使得碳化深度随龄期增加而减小。尽管在基准养护期末，水泥水化对碳化提升的效果并不显著，但二次水化作用使得混凝土的耐碳化能力持续增强。

3结论

（1）在单独应用粉煤灰的情况下，随着粉煤灰用量的增加，混凝土的碱化度会逐步降低，孔隙率会相应增大，进而导致其抗碳化能力减弱。

（2）粉煤灰、矿渣、石灰石等外加剂的加入，由于二次水化或填充作用，会引发混凝土内部结构的变化，进而对其抗碳化能力产生影响。在同等条件下，单独使用矿渣微粉时，其对混凝土抗碳化作用的提升相对显著。

（3）随着标准养护龄期的延长，水泥基体水化产物的种类和数量会增多，从而使混凝土的抗碳化能力得到提升。（来源：《江苏建材》2024.03）

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIzNjU1MTYwNw==&mid=2247519071&idx=3&sn=7b16159e1a75ff5a7a7b781b9f9dcb76

砼话

“砼话”——分享混凝土知识，做混凝土技术人员的朋友，每天七点更新！您的关注，是最大的支持和鼓励！

最新文章

说说脱硫粉煤灰与脱硝粉煤灰

商品混凝土缓凝事故四例原因分析与预防措施

混凝土材料碳化性能研究

混凝土建筑材料试验检测及相关质量控制

预拌混凝土企业技术人员测试题

混凝土抗压强度试件的常见问题及对策

C80高性能混凝土的研究与应用

粗集料特性对混凝土抗折强度影响研究

泵送陶粒混凝土的性能及应用研究

同样的配比为什么有的混凝土强度高有的强度低

高速铁路C50预应力混凝土配合比设计和质量控制

混凝土工程裂缝的分析与判定

粗集料粒径和级配对混凝土抗折强度的影响

泵送混凝土同离析程度的关键性能对比研究

C60流态混凝土的工作性及强度影响因素试验研究

普通混凝土抗压强度与抗折强度相关分析

透水混凝土路面施工技术应用及质量控制

大体积混凝土施工及裂缝控制技术研究——以上海浦东新区某项目为例

说说混凝土砂率的影响因素

机制砂混凝土研究现状综述

商品混凝土生产中引起质量问题的因素及应对措施

粗骨料压碎指标对某水电站混凝土配合比的影响

浅谈施工现场混凝土随意加水现象的防范

关于混凝土坍落度，这几个问题你必须知道！

机制砂混凝土配合比研究进展

干燥环境下粉煤灰混凝土表面假性碳化研究

高性能混凝土材料在建筑材料中应用

为什么不愿意使用“查表法”确定砂率？

混凝土性能要求是配合比设计的前提要求

砂的含泥量对混凝土性能影响研究

水性脱模剂对混凝土外观气泡影响的研究

不同含气量对水工混凝土性能的影响研究

混凝土公司技术人员能力试题(-含答案)

普通混凝土配合比设计中原材料对混凝土质量的影响

超长墙体大体积C50混凝土开裂特征与成因分析

机制砂制备高强度高性能混凝土的性能试验研究

现浇混凝土楼板裂缝控制的综合方法研究

看看原材料是怎样影响混凝土的可泵性的

要控制好混凝土质量，必须注意各个环节控制

C60泵送混凝土配合比设计

不同级配及组合骨料的混凝土配合比研究及工程应用

影响水泥混凝土路面抗折强度因素的分析

不同细度模数的细集料对混凝土减水剂和减水率的试验研究

含絮凝剂水洗砂对混凝土性能的影响分析

混凝土拌合物影响因素及生产、运输

C60聚丙烯纤维混凝土配合比设计与施工控制

混凝土养护技术研究进展

泵送混凝土离析的原因分析和预防措施

大体积混凝土养护的温度控制

商品混凝土梁板结构早期裂缝成因及防治

分类

时事

民生

政务

教育

文化

科技

财富

体娱

健康

情感

旅行

百科

职场

楼市

企业

乐活

学术

汽车

时尚

创业

美食

幽默

美体

文摘

原创标签

时事社会财经军事教育体育科技汽车科学房产搞笑综艺明星音乐动漫游戏时尚健康旅游美食生活摄影宠物职场育儿情感小说曲艺文化历史三农文学娱乐电影视频图片新闻宗教电视剧纪录片广告创意壁纸头像心灵鸡汤星座命理教育培训艺术文化金融财经健康医疗美妆时尚餐饮美食母婴育儿社会新闻工业农业时事政治星座占卜幽默笑话独立短篇连载作品文化历史科技互联网

发布位置

广东北京山东江苏河南浙江山西福建河北上海四川陕西湖南安徽湖北内蒙古江西云南广西甘肃辽宁黑龙江贵州新疆重庆吉林天津海南青海宁夏西藏香港澳门台湾美国加拿大澳大利亚日本新加坡英国西班牙新西兰韩国泰国法国德国意大利缅甸菲律宾马来西亚越南荷兰柬埔寨俄罗斯巴西智利卢森堡芬兰瑞典比利时瑞士土耳其斐济挪威朝鲜尼日利亚阿根廷匈牙利爱尔兰印度老挝葡萄牙乌克兰印度尼西亚哈萨克斯坦塔吉克斯坦希腊南非蒙古奥地利肯尼亚加纳丹麦津巴布韦埃及坦桑尼亚捷克阿联酋安哥拉