基于碳酸鹽定量分析的粉煤灰水泥石碳化性能研究.pdf

1、混凝土內(nèi)部孔溶液的Ph值通常為12.5～13.5，在這種堿性環(huán)境中鋼筋表面形成厚約2～6nm的鈍化膜，起著保護(hù)鋼筋的作用?；炷恋奶蓟?，逐漸使其內(nèi)部Ph值降低，完全碳化混凝土的Ph值約為8.5～9.0甚至更低，使混凝土中的鋼筋脫鈍化，易于產(chǎn)生銹蝕。鐵銹的體積一般要增長2～4倍，造成鋼筋截面膨脹，混凝土保護(hù)層開裂，構(gòu)件承載能力降低，結(jié)構(gòu)延性降低，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)破壞，因此碳化被認(rèn)為是影響混凝土耐久性的主要因素之一。
　　 粉煤灰

2、在水泥混凝土中大量應(yīng)用，改善了混凝土的性能，節(jié)約水泥，有利于環(huán)保、節(jié)能，是混凝土可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。但是，粉煤灰在發(fā)揮火山灰效應(yīng)的同時(shí)，會消耗混凝土中的氫氧化鈣，具有降低混凝土抗碳化能力和鋼筋抗銹蝕能力的可能。因此，進(jìn)一步研究進(jìn)而提高粉煤灰混凝土的抗碳化能力，克服其在混凝土中應(yīng)用的負(fù)面效果具有理論與實(shí)踐意義。
　　 本論文通過凈漿試件的加速碳化試驗(yàn)，分層測定碳化試件中碳酸鹽的含量，繪制“碳酸鹽含量—深度”曲線，較系統(tǒng)、深入的對

3、粉煤灰水泥石的抗碳化性能及各影響因素進(jìn)行了研究，主要得出以下結(jié)論：
　　 ①碳化產(chǎn)物CaCO3 主要以方解石為主。XRD 分析和DSC 分析均表明碳化產(chǎn)物幾乎不含有文石和球霰石或含量較少；完全碳化區(qū)(即酚酞不顯色區(qū)域)仍有少量Ca(OH)2 晶體未被碳化，主要是因?yàn)檫@些晶體被C-S-H 凝膠包裹，很難參與碳化反應(yīng)；
　　 ②水泥石的抗碳化性能隨粉煤灰摻量的增加而變差。大摻量(50％和70％)粉煤灰水泥石的抗碳化性能很差，

4、限制了其在實(shí)際工程中的應(yīng)用；
　　 ③大摻量粉煤灰水泥石的碳化程度隨水膠比的增大而加重；
　　 ④濕度越小，碳化程度越嚴(yán)重，尤其當(dāng)濕度小于40％時(shí)，其完全碳化區(qū)長度和部分碳化區(qū)長度均有明顯的增大。試驗(yàn)中并未產(chǎn)生相關(guān)文獻(xiàn)[8,19,102]所述的：“濕度過低時(shí)(≤20％)，碳化反應(yīng)因缺水而受到限制的現(xiàn)象；濕度較大時(shí)(≥80％)，雖然碳化反應(yīng)很快，但由于氣體向水泥石內(nèi)部的擴(kuò)散十分緩慢，使得部分碳化區(qū)長度較小”；
　　

5、 ⑤碳化前，水泥石在60℃下烘干24 小時(shí)，使孔隙中水分蒸發(fā)，填充水甚少，加速碳化后，試件的碳化十分嚴(yán)重(碳酸鹽含量較高)，且出現(xiàn)了碳化不均勻現(xiàn)象，酚酞顯色區(qū)域性不明顯，即無明顯的完全碳化區(qū)、碳化反應(yīng)區(qū)(部分碳化區(qū))和未碳化區(qū)之分，CaCO3含量曲線也沒有明顯的下降段；
　　 ⑥水泥石的抗碳化性能與養(yǎng)護(hù)齡期之間無明顯的規(guī)律性，似乎養(yǎng)護(hù)齡期增長對大摻量粉煤灰水泥石的抗碳化性能并無改善；
　　 ⑦齡期為28天的試件，密封與飽

6、和Ca(OH)2 溶液兩種養(yǎng)護(hù)制度下的碳化情況無明顯差異，這可能是由于28天的齡期內(nèi)，密封養(yǎng)護(hù)并未出現(xiàn)水化缺水現(xiàn)象，兩種養(yǎng)護(hù)制度下水泥的水化程度基本相同，水泥石內(nèi)部孔隙率及孔結(jié)構(gòu)也未出現(xiàn)顯著差異，因此CO2的擴(kuò)散速度及碳化速度差異不大；
　　 ⑧隨著碳化時(shí)間的延續(xù)，碳化深度(即完全碳化區(qū))不斷增大，部分碳化區(qū)的長度也不斷增大，且其可能與完全碳化區(qū)的長度存在一定的比例關(guān)系或某種特定關(guān)系，并可以利用模型公式加以計(jì)算，但其仍有待進(jìn)一步

7、深入研究；
　　 ⑨高溫養(yǎng)護(hù)和粉煤灰的磨細(xì)對大摻量粉煤灰水泥石的抗碳化性能有較好的改善效果；補(bǔ)足堿對大摻量粉煤灰水泥石抗碳化性能的改善作用不大，單摻NaOH時(shí)甚至出現(xiàn)抗碳化性能變差的現(xiàn)象。
　　 本論文中所采用的試驗(yàn)方法及裝置為筆者及課題組成員共同設(shè)計(jì)發(fā)明，其有如下創(chuàng)新點(diǎn)：
　　 ①采用凈漿試件對水泥石碳化進(jìn)行試驗(yàn)研究，消除了骨料對碳化及碳酸鹽含量測定的影響；
　　 ②自制了碳酸鹽含量測定裝置，由于自制裝

8、置控制措施較好，其精密性和精確性較相關(guān)文獻(xiàn)[82-83]均佳；
　　 ③對碳化試件由表及里逐層做碳酸鹽含量測定，并繪制“CaCO3含量-深度”曲線，以此來研究水泥石碳化情況，該方法能清晰的反映出水泥石碳化情況，區(qū)分出完全碳化區(qū)和碳化反應(yīng)區(qū)并能測量其長度；
　　 ④用密封袋做CO2 氣體的容器，用過飽和鹽溶液控制袋內(nèi)濕度，用溫濕度計(jì)監(jiān)控濕度、溫度變化，自制水泥石加速碳化裝置；該裝置的特點(diǎn)是：1）CO2 濃度高；2)裝置操作