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水膠比對混凝土碳化深度的影響實驗研究

來源:原創論文網 添加時間:2019-12-12

  摘    要: 本文采用單因素試驗方法,研究了水膠比對混凝土碳化性能的影響規律。結果表明:各混凝土試件的碳化深度隨碳化齡期的變化呈遞增趨勢。在其他條件不變的情況下,隨著水比膠為0比.5增0最大有,復利合于助混劑凝改土性的混碳凝化土,的而碳水化膠深比度為0逐.3漸0最增不大利。于水膠混凝土的碳化,即水膠比為0.30的試樣的抗碳化能力較強。

  關鍵詞: 復合助劑; 混凝土; 碳化; 水膠比;

  1、 引言

  碳化是混凝土中性化最常見的形式,它是混凝土中水化產物與空氣中二氧化碳發生化學反應,使混凝土成分和結構產生變化,服役性能下降的一種復雜的物理化學過程。其中,水膠比是影響混凝土各性能的主要參數。就水膠比而言,水灰比能真實反映水泥的用量。如果混凝土中的水泥用量較少,不管水膠比多小,水泥在水化過程中生成的可碳化物質都不會增多,那么混凝土結構內部堿儲備量的不足就會降低混凝土的抗碳化性能。所以,水膠比更適合評價混凝土的抗碳化性能。因此,深入了解水膠比對混凝土碳化性能的影響,對現代混凝土的耐久性設計十分重要。

  本文將摻有膠粉、硅粉和消泡劑的混凝土定義為復合助劑改性混凝土。采用單因素試驗方法,探討了水膠比對混凝土碳化深度的影響規律,對研究和認識復合助劑改性混凝土的碳化性能具有重要意義。

  2、 試驗部分

  2.1、 原材料

  水泥:寧夏P.O42.5R水泥。

  細砂:細度模數2.0,滿足Ⅲ區級配,含泥量2.4%,泥塊含量0.8%;碎石,連續級配,最大粒徑16mm,含泥量0.45%,泥塊含量0.3%,壓碎值9.8%,針片狀含量7.3%。

  膠粉:可再分散醋酸乙烯-乙烯共聚物RE5044N,德國瓦克公司。

  消泡劑:聚乙二醇基消泡劑P803,德國瓦克公司。

  硅粉:挪威?瞎,比表面積18000m[2]/kg,SiO2含量為91.36%。

  減水劑:聚羧酸高效減水劑,摻量一般為膠凝材料的2%~2.2%。
 

水膠比對混凝土碳化深度的影響實驗研究
 

  2.2、 試驗方案

  采用單因素試驗方案。膠凝材料質量為水泥與硅粉質量之和。水膠比是水與膠凝材料的質量比,膠粉摻量、硅粉摻量、消泡劑摻量分別是指膠粉、硅粉、消泡劑的質量占膠凝材料的質量分數。

  通過改變水膠比來測定不同齡期混凝土的碳化深度,分析水膠比對碳化深度的影響。選定水膠比分別為0.30、0.34、0.38、0.42、0.46、0.50共6組,在砂率為36%,膠粉摻量為4.0%,消泡劑摻量為0.4%,硅粉摻量為3.0%,水泥用量為534kg/m[3]的條件下進行試驗,測定不同水膠比混凝土的碳化深度,試驗編號分別為1、2、3、4、5、6。

  2.3、 試驗方法

  依據GB/T 5082—2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》的碳化試驗方法進行,試件為100mm×100mm×400mm棱柱體,在碳化箱內的二氧化碳體積分數保持在(20士3)%,相對濕度控制在(70士5)%,溫度控制在(20士2)℃的穩定條件下,分別測定混凝土試件3d,7d,14d,28d,60d的碳化深度。

  3、 結果與討論

  3.1、 碳化齡期的影響

  表1列出了各試樣編號不同碳化齡期的碳化深度測定結果。

  表1 不同碳化齡期混凝土的碳化深度
表1 不同碳化齡期混凝土的碳化深度

  圖1是水膠比單因素試驗的不同碳化齡期的碳化深度變化曲線。

  從圖1可以看出,混凝土碳化深度隨碳化齡期的變化呈遞增趨勢。水膠比單因素試驗中,在碳化齡期14d以前,碳化深度較小且增長速度較快;而14d以后,碳化深度較大但增長速度緩慢。并且,試樣6在各齡期的碳化深度最大,試樣1在各齡期的碳化深度最小。這表明水膠比為0.30的試樣抗碳化性最好,而水膠比為0.50的試樣抗碳化性最差。7d14d28d

  圖1 不同水膠比條件下碳化齡期對碳化深度的影響
圖1 不同水膠比條件下碳化齡期對碳化深度的影響

  圖2 不同水膠比對碳化深度的影響
圖2 不同水膠比對碳化深度的影響

  此時,對7d、14d、28d齡期的碳化深度與水膠比的關系繪制曲線圖如圖2所示。由圖2可以發現,各齡期的碳化深度隨水膠比的增加而逐漸增大。在其他條件不變的情況下,復合助劑改性混凝土的碳化過程取決于一次水化反應的結果;因此,水膠比也是影響混凝土碳化深度的一個重要因素。由此可知,最高點即水膠比為0.50最有利于混凝土的碳化,而最低點即水膠比為0.30最不利于混凝土的碳化。這恰好與圖1的分析結果是一致的。

  3.2、 碳化機理分析

  混凝土的碳化進程主要受兩個因素的制約,分別是混凝土吸收CO2的能力和CO2向混凝土內部擴散的能力。在混凝土配合比中其他摻加成分相同的條件下,當水膠比不同時,在理論上可以認為水泥水化生成的氫氧化鈣量是一樣的,這也就說明,混凝土吸收二氧化碳的能力是一樣的。這時,只有CO2向混凝土內部擴散的能力決定了混凝土抗碳化性能的優劣。由于水膠比對混凝土水泥漿體內部結構的影響比較顯著,所以,當水膠比越大,混凝土內部的孔隙結構就愈多,混凝土的密實性就越差,二氧化碳在混凝土內部結構就越容易擴散,以致其碳化反應隨之加速,于是混凝土的抗碳化性能也就得不到相應的保證。因此,在僅考慮水膠比這一因素對混凝土碳化的影響來看,水膠比是不易過大的。這正好與方璟、李春暉等人的結論以及本試驗結果相一致,水灰比與混凝土碳化深度存在明顯的相關性,即水灰比越小,混凝土的碳化深度越小。

  4、 結束語

  水膠比單因素試驗中各混凝土試件碳化深度隨碳化齡期的變化趨勢基本一致,即碳化深度隨碳化齡期的變化呈遞增趨勢。在其他條件不變的情況下,隨著水膠比增大,復合助劑改性混凝土的碳化深度逐漸增大。其中,水膠比為0.50最有利于混凝土的碳化,而水膠比為0.30最不利于混凝土的碳化,即水膠比為0.30的試樣的抗碳化能力較強。

  參考文獻

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