混凝土碳化研究与进展(2)--碳化速度的影响因素及碳化对混凝土品质的影响

混凝土碳化速度决定于孔结构和CO2气体与孔溶液成分的反应性。孔结构决定CO2和H2O的渗透能力,孔隙不含水时CO2的扩散能力强,而无法完成CO2与水化产物的碳化反应,因此混凝土孔结构是影响碳化速度的主要因素。混凝土中的碱含量、NaCl含量及孔隙水的迁移等对碳化速度的影响也非常大。碳化减少碳化区和未碳化区孔径和孔隙率的同时也影响混凝土质量、强度和碱度等其它性能。     

碳化对混凝土孔结构的影响

通过对混凝土快速碳化试验和微观孔结构测试,研究了碳化龄期对碳化深度和碳化区试样密度的影响,分析了碳化区孔隙率和孔径大小随碳化龄期的变化规律,采用灰熵法探讨了4种孔隙对碳化区密度的影响程度,并基于热力学分型模型计算得到各个碳化龄期下碳化区孔结构分形维数.结果表明:混凝土碳化深度随碳化龄期的增加而增加,密度随碳化龄期先增加后减小,7 d时密度最大;碳化填充了多害孔和有害孔,提高了无害孔比例,并使多害孔更好的分散,连通和集聚了少害孔;对碳化区密度影响最大的是有害孔表面积,其分形维数随碳化龄期的增加出现了先降低后增加的趋势;碳化区密度与有害孔分形维数相关性良好,碳化区密度随有害孔分形维数的增加而减小.     

基于COMSOL的混凝土碳化影响因素分析

根据混凝土碳化化学反应机理,结合CO2质量运输方程,定义了反应消耗的CO2浓度方程,提出一种新的研究混凝土碳化规律的数值模拟方法。运用COMSOL软件,进行CO2浓度、反应消耗的CO2浓度的多物理场耦合,并参照相关文献的试验结果对数值模型进行了可信性验证;运用该数值模型分析不同水灰比、水泥用量、环境温度、相对湿度对混凝土碳化的影响,并拟合其影响曲线。结果表明:该数值模型有很高的可信性;水灰比与混凝土碳化深度近似成正比,水泥用量与混凝土碳化深度近似成反比,环境温度对碳化深度的影响较小,相对湿度与混凝土碳化深度成二次抛物线关系。     

冻融对混凝土碳化的影响

为研究冻融对混凝土碳化的影响,对4种不同配合比混凝土先后进行冻融循环和加速碳化,测定其CaCO3含量,并采用Boltzmann函数拟合碳化深度值.结果表明,冻融作为混凝土损伤的动力源,加速碳化进程,循环次数越多,碳化后CaCO3含量和相应的碳化深度越大;在冻融和高浓度CO2环境下,粉煤灰的掺入增加混凝土碳化量,对混凝土结构不利.     

浅析水泥混凝土的碳化

碳化作用是指大气中CO2在存在水分的情况下与水泥的水化产物发生化学反应,产生CaCO3、硅胶、铝胶和水的过程。碳化过深会降低混凝土的碱性,影响结构的耐久度。碳化深度主要与水灰比和周围环境有关。阻止碳化应从混凝土本身的品质入手,另外还可借助隔离层将外周介质与混凝土隔离。     

基于分形理论的废弃纤维再生混凝土碳化深度模型

为改善再生混凝土由于骨料自身缺陷产生的性能不稳定,通过掺入废弃聚丙烯纤维的方式探讨其对再生混凝土碳化深度的影响,同时将分形理论引入到废弃纤维再生混凝土孔隙结构的评价体系中,为定性或定量评定废弃纤维再生混凝土孔结构的复杂性及孔结构与宏观性能的关系开辟新的思路。通过快速碳化试验,以再生骨料掺入量、废弃纤维掺入量、水灰比等为影响因素,结合分形理论对废弃纤维再生混凝土的碳化深度进行研究。结果表明:水灰比、再生骨料掺入量的减小及纤维掺入量的增大均会减小碳化深度;废弃纤维再生混凝土孔隙体积分形维数越小,碳化深度越大。利用孔隙体积分形维数与碳化深度的关系,建立了废弃纤维再生混凝土碳化深度预测模型,模型预测结果与试验值吻合良好。     

基于数值模拟的混凝土碳化过程分析

混凝土碳化是影响混凝土结构耐久性的重要因素之一,CO2在混凝土结构中的扩散是混凝土碳化反应过程的真实写照。碳化反应过程中CO2在混凝土中的扩散与热传导过程中热量的传递极为相似,利用大型通用有限元分析软件ANSYS的热分析模块对挡土墙的混凝土碳化过程进行了数值模拟,结合快速碳化实验得到碳化锋面CO2浓度与混凝土碳化深度拟合关系式。     

混凝土中氯离子侵蚀与碳化的相互影响

设计了两组对比试验,结合扫描电镜分析方法,分别研究了碳化与氯离子侵蚀的相互影响,结果表明:碳化使氯离子扩散系数略有降低,在碳化区前沿形成了氯离子局部浓度峰值,而氯离子侵蚀细化了混凝土的孔隙结构,使混凝土抗碳化能力显著增强.进一步分析发现,碳化对氯离子侵蚀的影响存在着正负效应.阻碍方面,碳化产物填充了混凝土孔隙,阻止氯离...     

混凝土碳化的影响因素及其控制措施

混凝土碳化是影响温凝土结构耐久性的重要原因之一,通过对混凝土碳化机理以及影响因素的分析,可以采取更好的相关控制措施来减少碳化的危害[1]。混凝土的抗碳化能力是衡量混凝土结构耐久性的重要指标之一,也是保证建筑物质量的重要因素。抗碳化能力差的混凝土,经过长时间的碳化,容易使钢筋裸露并加快钢筋的腐蚀锈蚀,从而减少建筑物的使用年限。其次,随着当今社会的快速发展,工业化发展也齐头并进。越来越多的工业污染、废气的排放。导致了大气中Co2浓度急剧上升,空气中的酸性物质含量也逐渐加大[2]。这就对大量处于环境中的建筑物的混凝土结构造成越来越严重的碳化问题。因此,要研究混凝土碳化的影响因素以及控制措施就显得十分必要。本文就是通过分析混凝土碳化破坏的机理,了解其根本原因,然后在分析影响混凝土碳化的因素,进而在提出混凝土碳化的控制措施,最后在结合工程实例验证控制混凝土的措施。     

膨胀剂对粉煤灰混凝土显微结构及抗碳化性能的影响

在水泥混凝土中加入膨胀剂将改变水化产物的数量和孔结构,进而影响其抗碳化性能.对掺膨胀剂水泥混凝土的显微结构及抗碳化性能进行了研究,分析了膨胀剂用量和碳化过程对混凝土中Ca(OH)<,2>含量和孔结构特性的改变规律.研究结果表明:膨胀剂虽然增加了混凝土内Ca(OH)<,2>的数量,但同时劣化了混凝土内部的孔结构,使CO<...     

湿热环境下SAP内养生混凝土抗碳化性能及机理研究

为解决湿热地区混凝土碳化破坏严重的问题,在室内模拟湿热环境,通过碳化试验研究了超吸水性树脂(SAP)粒径和掺量对混凝土抗碳化性能的影响;采用扫描电子显微镜(SEM)对碳化前后混凝土的微观形貌进行分析;采用压汞仪(MIP)对混凝土不同层位的孔结构进行剖析.结果表明:SAP材料可有效提高混凝土的抗碳化性能,且随着碳化龄期的增长,混凝土的抗碳化性能显著提升;虽然SAP的掺入增大了混凝土的孔隙率,但可以细化各层位之间的孔结构,降低孔隙间的连通性;SAP释水后在孔隙外部形成较为致密的环形层,且SAP促进水化可以较好地填充孔隙,减少裂缝数量和尺寸,从而抑制CO₂的扩散,改善了混凝土的抗碳化性能.     

混凝土结构碳化寿命的概率模型研究

从CO2的扩散及钢筋锈蚀机机理出发，把碳化至钢筋表面的时间作为混凝土结构的耐久极限，通过计算其分布特性，分析了混凝土结构在不同服役期的碳化可靠指标，以及影响混凝土结构碳化可靠性的因素。     

混凝土碳化的影响因素研究

本文对混凝土碳化的定义、机理进行简要的介绍,并在参阅大量文献的基础上对影响混凝土的碳化深度和碳化速度的各种因素进行了具体的探讨。但混凝土的碳化与混凝土结构环境条件、混凝土保护层厚度以及混凝土强度等诸多因素有关,我们仍需进行大量的实验和研究,才能对其进行科学的、综合的评估。     

混凝土碳化研究与进展(1)--碳化机理及碳化程度评价

在查阅国内外文献资料的基础上,对混凝土碳化研究现状进行了评述.混凝土孔溶液主要成分为Na^＋、K^＋和与其保持电性平衡的OH^-,Ca^2＋含量微乎其微;孔溶液Na^＋、K^＋浓度越大,pH值越高;Ca2^＋浓度越大,pH值越小;混凝土碱含量增加时,Ca（OH）2晶体的溶解速度加快,加速混凝土碳化.同时介绍了酚酞指示剂、X射线物相分析、热分析、EPMA等评价混凝土碳化程度的方法.     

灰砂硅酸盐混凝土的碳化及碳化方程

本文研究了蒸压制度、钙硅比、水固比等工艺因素对灰砂硅酸盐混凝土碳化性能的影响,研究了灰砂硅酸盐混凝土的碳化方程。研究表明,凡是影响其水化产物和孔结构的因素都将影响这种混凝土的碳化性能。灰砂硅酸盐混凝土碳化的基本方程及预测方法与普通水泥混凝土相似。     

大气二氧化碳浓度升高对混凝土碳化的影响

基于Fick第一定律建立的混凝土碳化理论模型在实际预测中广泛应用.分析了该模型的可靠性,并从理论的角度探讨了大气污染引起的大气CO2浓度升高对混凝土碳化深度的影响.分析发现,随着大气中CO2浓度的升高,混凝土碳化速度系数不再是一个恒定的量,而是随时间延长不断增大,表明大气污染会加剧混凝土的碳化.该结果应当引起混凝土长期耐久性设计方面的关注.     

矿物掺合料混凝土碳化分析的非线性多场耦合模型

考虑矿物掺合料种类和掺量的影响,结合混凝土中CO2的扩散规律以及可碳化物质的质量守恒定律,以CO2扩散系数、碳化反应速率系数和混凝土中可碳化物质的量为控制参数,研究建立了矿物掺合料混凝土碳化分析的非线性多场耦合模型,并利用试验数据进行了对比验证。首先基于水泥水化、矿物掺合料二次水化以及混凝土碳化的机理,结合Fick第二定律和化学反应平衡方程,建立了矿物掺合料混凝土碳化分析的非线性多场耦合模型;然后考虑温度、相对湿度、水胶比以及矿物掺合料种类和掺量等因素的影响,提出了模型中CO2扩散系数、碳化反应速率系数、可碳化物质的量等控制参数的计算公式;最后利用加速碳化试验数据对比验证了该模型的有效性,并结合混凝土中CO2、可碳化物质和p H值的分布规律,揭示了温度、相对湿度、水胶比、矿物掺合料种类和掺量等因素对混凝土碳化深度的影响规律。     

碳化对混凝土微观结构的影响研究

对不同水胶比和掺加粉煤灰的混凝土进行快速碳化试验,使用电镜扫描、压汞测试手段,对混凝土微观形貌、孔结构、孔级配进行了分析,研究结果表明:水胶比是混凝土微观结构的决定因素,低水胶比混凝土微观结构更加致密;碳化虽然降低了混凝土孔隙率,但会使临界孔径和最可几孔径增大,孔隙连通性提高,使得外界环境中有害物质更容易进入混凝土内部,不利于混凝土耐久性。     

涂料及表面打磨对混凝土碳化影响的研究

碳化是影响混凝土耐久性的一个重要因素。对比研究了表面未处理混凝土、表面打磨处理及表面刷涂料处理的混凝土的抗碳化能力。针对上述样品,本研究还利用电子扫描显微镜(SEM)进行混凝土微观结构观察和EDX元素分析,研究了混凝土碳化后其微观结构的变化。试验结果表明:①表面刷涂料能有效地提高混凝土的抗碳化能力,且以渗透力强的涂料作底漆的组合的抗碳化效果比以表面覆盖性强的涂料作底漆的组合好;②表面打磨能提高混凝土的抗碳化能力;③碳化能改变混凝土内部的微观结构,使混凝土内部的微孔隙减少,提高混凝土密实度,且碳化龄期越长,混凝土变得越密实。     

裂缝对混凝土碳化影响的数值计算

混凝土碳化是导致钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀的重要因素,直接影响钢筋混凝土结构的服役性能。混凝土裂缝的存在缩短了CO2和水分向混凝土内部传输的路径,加速了开裂区域钢筋脱钝锈蚀。在已有研究基础上,根据Fick定律和质量守恒定律,确定了随时间变化的多因素作用下混凝土碳化模式,建立了开裂混凝土碳化的数值模型。基于离散裂缝模型和ANSYS有限元软件,分析了裂缝宽度对碳化程度的影响及模型的适应性。计算结果表明:在一定宽度范围内,裂缝附近沿开裂方向和沿垂直于裂缝面方向CO2质量分数均随裂缝宽度增加而增大,其中短期碳化比长期碳化随裂缝宽度的变化更敏感。