碳化養(yǎng)護(hù)混凝土過(guò)程中CO2遷移規(guī)律及控制機(jī)制研究.pdf

1、碳化養(yǎng)護(hù)混凝土是一種極具前景的混凝土養(yǎng)護(hù)技術(shù)，其養(yǎng)護(hù)周期短、能耗低，養(yǎng)護(hù)后的混凝土制品力學(xué)、耐久性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)使其應(yīng)用備受關(guān)注，但由于目前碳化養(yǎng)護(hù)混凝土制品的工藝及技術(shù)的不成熟，導(dǎo)致制品碳化的不均勻、不充分的問(wèn)題未得到徹底解決，特別是養(yǎng)護(hù)過(guò)程中CO2氣體的遷移規(guī)律和影響因素并不明確。因此，掌握CO2在碳化養(yǎng)護(hù)混凝土過(guò)程中的擴(kuò)散規(guī)律以及控制方法，具有十分重要的意義。
　　本論文以碳化深度等為主要指標(biāo)，通過(guò)改變混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)和碳化養(yǎng)護(hù)

2、條件等條件，探究單一變量對(duì)混凝土養(yǎng)護(hù)過(guò)程中CO2的遷移規(guī)律的影響，并在此基礎(chǔ)上建立CO2養(yǎng)護(hù)混凝土的遷移系數(shù)及深度模型，以研究CO2在碳化混凝土中的控制機(jī)制。并借助孔結(jié)構(gòu)、掃描電鏡分析、X射線衍射礦相分析等對(duì)碳化前后水泥基體內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行了分析，取得的主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
　　1碳化養(yǎng)護(hù)混凝土的微觀結(jié)構(gòu)與組成
　　隨水灰比的增大，碳化效果提高，碳化養(yǎng)護(hù)4h水灰比為0.60時(shí)碳化效果最好，碳化深度16.43mm，強(qiáng)度比碳

3、化前提高90.21％，但固碳率為15.12%，低于水灰比為0.50時(shí)的15.87%。采用較大水灰比，適當(dāng)泌水現(xiàn)象的發(fā)生使凈漿內(nèi)部的連通孔數(shù)目及尺寸都變大，有利于CO2的遷移，而過(guò)大的水灰比導(dǎo)致水泥熟料的缺失，使其固定CO2的能力及強(qiáng)度都減弱。碳化時(shí)間對(duì)于CO2遷移的影響在前6小時(shí)比較顯著，更長(zhǎng)時(shí)間的增益不大；碳化養(yǎng)護(hù)能夠改善水泥基體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，水灰比為0.45的凈漿碳化養(yǎng)護(hù)后總孔隙率降低54.01%，多害孔（>0.2μm）的孔體積降低了

4、84.25%。碳化養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，發(fā)生碳化反應(yīng)的主要是C2S、C3S和Ca(OH)2，C-S-H的反應(yīng)量很小。
　　2 CO2在混凝土中擴(kuò)散的影響因素及控制機(jī)制研究
　　對(duì)于砂漿：所使用河砂級(jí)配與富勒理想級(jí)配曲線程度越偏離，砂漿內(nèi)部CO2遷移深度則越大，最高可達(dá)20.63mm；使用單一粒徑區(qū)間的河砂，隨砂尺寸的增大，CO2在砂漿內(nèi)部的遷移變得困難，砂子粒徑為2.16-4.78mm時(shí)，碳化深度僅為5.71mm；隨膠砂比的減小，CO

5、2的遷移能力變強(qiáng)；摻合料的加入使砂漿的碳化深度變大的同時(shí)降低固碳率，且隨摻量的增加，碳化深度隨之增大，這與水泥熟料的缺失有直接的關(guān)系。
　　對(duì)于混凝土組成：對(duì)于單一粒徑的粗骨料，粒級(jí)的減小更有利于CO2的遷移以及碳化的發(fā)生，最佳粒級(jí)為5-10mm；砂率的提高與水灰比的減少均會(huì)導(dǎo)致碳化深度的減小；提高水泥用量則對(duì)CO2的擴(kuò)散無(wú)益，水泥用量為360 kg/m3時(shí)，CO2遷移深度最大。
　　對(duì)于碳化工藝：合理的預(yù)處理方式與時(shí)間可以

6、高效降低混凝土的含濕量，提高碳化效率。CO2氣體壓力的增大使CO2更易進(jìn)入試樣內(nèi)部，CO2分壓為0.45MPa時(shí)碳化深度高達(dá)17.25mm。養(yǎng)護(hù)溫度在65℃時(shí)，養(yǎng)護(hù)濕度在70%左右時(shí)碳化效果最好，過(guò)高或過(guò)低的溫度或濕度都將降低CO2在混凝土中的擴(kuò)散能力。
　　3多系數(shù)CO2擴(kuò)散系數(shù)及碳化深度預(yù)測(cè)模型的建立
　　根據(jù)水灰比、砂率、水泥用量、碳化時(shí)間、碳化溫度、碳化壓力對(duì)于碳化深度的影響建立了多系數(shù)CO2擴(kuò)散系數(shù)公式，試驗(yàn)證明：