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，起著保護鋼筋的作用。混凝土的碳化，逐漸使其內部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，混凝土保護層開裂，構件承載能力降低，結構延性降低，進而導致混凝土結構破壞，因此碳化被認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)揮火山灰效應的同時，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，進一步研究進而提高粉煤灰混凝土的抗碳化能力，克服其在混凝土中應用的負面效果具有理論與實踐意義。
　　 本論文通過凈漿試件的加速碳化試驗，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行了研究，主要得出以下結論：
　　 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，主要是因為這些晶體被C-S-H 凝膠包裹，很難參與碳化反應；
　　 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、限制了其在實際工程中的應用；
　　 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，碳化程度越嚴重，尤其當濕度小于40％時，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。試驗中并未產(chǎn)生相關文獻[8,19,102]所述的：“濕度過低時(≤20％)，碳化反應因缺水而受到限制的現(xiàn)象；濕度較大時(≥80％)，雖然碳化反應很快，但由于氣體向水泥石內部的擴散十分緩慢，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，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)護齡期之間無明顯的規(guī)律性，似乎養(yǎng)護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，密封養(yǎng)護并未出現(xiàn)水化缺水現(xiàn)象，兩種養(yǎng)護制度下水泥的水化程度基本相同，水泥石內部孔隙率及孔結構也未出現(xiàn)顯著差異，因此CO2的擴散速度及碳化速度差異不大；
　　 ⑧隨著碳化時間的延續(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系或某種特定關系，并可以利用模型公式加以計算，但其仍有待進一步

7、深入研究；
　　 ⑨高溫養(yǎng)護和粉煤灰的磨細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方法及裝置為筆者及課題組成員共同設計發(fā)明，其有如下創(chuàng)新點：
　　 ①采用凈漿試件對水泥石碳化進行試驗研究，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文獻[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濕度，用溫濕度計監(jiān)控濕度、溫度變化，自制水泥石加速碳化裝置；該裝置的特點是：1）CO2 濃度高；2)裝置操作