用超臨界二氧化碳改造水泥基建材的理論和試驗(yàn)研究.pdf

1、水泥基材料在土木工程中有著廣泛的應(yīng)用,其中常見的有混凝土、水泥瓦、水泥板和再生磚等等這些組成成分中含有水泥的建筑材料。它們之所以有著最廣泛的應(yīng)用,是因?yàn)槠漭^好的防水性、易加工性、易獲得性和經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)。但是隨著人類對(duì)各種建筑材料性能要求的不斷提高和人類物質(zhì)生活的不斷發(fā)展,也對(duì)水泥基材料提出了更高的要求,比如高強(qiáng),高抗?jié)B,良好的防水性能等等,因此改造混凝土等水泥基建材的工作也顯得格外重要。另一方面,水泥產(chǎn)業(yè)的制造活動(dòng)會(huì)排放大量二氧化碳到大

2、氣中,近年來全球溫度升高,隨著人類工業(yè)活動(dòng)的大量開展,溫室氣體二氧化碳的大量排放被認(rèn)為是溫室效應(yīng)的最主要原因。
　　本文以開發(fā)可回收利用二氧化碳的良好建材為出發(fā)點(diǎn),研究用超臨界二氧化碳改造混凝土等建材的碳化深度和性能改變。首先主要?dú)w納目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于水泥基材料碳化的認(rèn)識(shí)和結(jié)論;全面闡述和分析混凝土碳化的機(jī)理,包括混凝土自然碳化的機(jī)理和超臨界碳化的機(jī)理;分析影響碳化的各種因素,確定了超臨界碳化的情況下,影響碳化深度最主要的三個(gè)參數(shù):碳

3、化時(shí)間、二氧化碳的密度和水泥基材料的強(qiáng)度;根據(jù) A.Saetta的文獻(xiàn)建立多孔材料耦合封閉微分方程組,為后面的數(shù)值分析做好基礎(chǔ)工作。
　　介紹根據(jù)國(guó)外的設(shè)備構(gòu)想而自主設(shè)計(jì)、開發(fā)和組裝的一套超臨界二氧化碳處理水泥基材料的設(shè)備,并且進(jìn)行超臨界二氧化碳碳化混凝土和水泥等水泥基材料的試驗(yàn)研究,這是本文最主要的創(chuàng)新點(diǎn)。試驗(yàn)主要側(cè)重于碳化后水泥基材料的碳化深度和強(qiáng)度變化、各種材料吸收二氧化碳的能力等方面;同時(shí)分析碳化深度與各影響參數(shù)的關(guān)系。<

4、br>　　利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果修正了偏微分方程組中與超臨界碳化相關(guān)的參數(shù)指前因子A,然后利用Comsol軟件進(jìn)行混凝土超臨界碳化的數(shù)值模擬,比較之前的試驗(yàn)結(jié)果,驗(yàn)證數(shù)值模型的有效性后,對(duì)數(shù)值分析結(jié)果進(jìn)行擬合,按照牛荻濤公式的形式,提出了超臨界碳化情況下的混凝土碳化深度計(jì)算公式;又根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù),擬合回歸得出了混凝土碳化后抗壓強(qiáng)度增加值的預(yù)測(cè)公式和三種強(qiáng)度的混凝土在中密度超臨界二氧化碳碳化下吸收二氧化碳重量的公式,便于試驗(yàn)和應(yīng)用中預(yù)測(cè)碳化后的混