二氧化碳养护混凝土砌块的耐高温性能研究

发布时间：2020-04-22 12:56

【摘要】：混凝土砌块具有质轻、高强及良好的隔热保温等优良特性,已经成为应用广泛的建筑材料之一,但是混凝土砌块的耐高温性能较差,利用CO2气体养护混凝土砌块,CO2能够与水泥颗粒及水化产物反应生成碳酸钙,碳酸钙的高温性能均比水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙优异,本文通过不同水灰比、粉煤灰及矿粉掺量三个方向深入研究CO2养护混凝土砌块的耐高温性能。以自然养护作为参照,以不同温度梯度下的砌块的外观变化、质量损失、强度变化规律作为耐高温性能指标,评价CO2养护混凝土砌块耐高温性能;采用X射线衍射、热重分析及扫描电子显微镜等先进测试手段对CO2养护混凝土砌块的微观结构变化进行检测分析。宏观试验表明,CO2养护与自然养护的混凝土砌块,在各目标温度后的颜色变化相似,随温度升高,从青灰色转变为深褐色,后转变为灰白色。CO2养护可以降低混凝土砌块在高温后的外部损伤,与自然养护相比,CO2养护的砌块在300～500℃后,砌块的裂纹较少,600～800℃后,砌块的外部掉角破坏程度低。CO2养护存在最佳水灰比,水灰比越大,砌块内部孔隙越多,有利于CO2在砌块内部扩散,提高砌块碳化程度,但随着水灰比的增加,砌块内孔隙率过高,导致砌块的强度降低,本文砌块在水灰比为0.3时,抗压强度出现峰值。掺入粉煤灰和矿粉可以促进CO2养护砌块的耐高温性能,随着掺量的增加,CO2养护砌块在高温后外部损伤逐渐降低,同一目标温度时,CO2养护砌块的强度随掺量增加而增大。微观试验表明,砌块经CO2养护后,通过SEM观察,水泥基体被大量碳酸钙晶体覆盖,相比于自然养护批次,高温后内部结构连接紧密,高温损伤低,也验证了CO2养护的砌块在高温后的抗压强度高于自然养护砌块,掺入粉煤灰及矿粉后,砌块内部的微观孔隙较少,碳酸钙之间连接紧密度较高。相比于自然养护,热重分析显示CO2养护的砌块中氢氧化钙含量较少,碳酸钙含量较大,并且CO2养护后,砌块中碳酸钙的分解温度也会提高,掺入粉煤灰和矿粉后,碳酸钙的含量大幅度增加。X射线衍射分析发现,砌块经CO2养护后,其中硅酸三钙、氢氧化钙及钙矾石峰强减弱及数量减小,砌块中的方解石特征峰增多。掺入粉煤灰及矿粉的砌块经CO2养护后,方解石特征峰数量多于未掺加的砌块,说明粉煤灰和矿粉的加入可以提高砌块的碳化程度,促进碳酸钙结晶,这也是砌块强度随掺量增加而增大的原因。
【图文】：

混凝土砌块,残余,残余抗折强度,劈裂强度

图２．１混凝土高温力学性能变化［１９￣２２］逡逑土砌块随温度上升时的残余抗折强度、残余劈裂强度和残余弹强度变化相似，混凝土砌块的抗折强度、劈裂抗拉强度和弹性高而降低，但呈近似线性变化。混凝土砌块在高温后的应力应研宄者研宄［２２￣２４］，随着温度的升高，应力应变曲线趋于平缓，的峰值应力和弹性模量随温度的升高而降低，峰值应力应变。逡逑土砌块在高温后会发生剥落或爆裂的现象，，是导致混凝土砌块至结构垮塌主要原因［２５］。高温后混凝土砌块爆裂现象可以从孔度应力两方面来解释１２５］。混凝土砌块内部孔隙中含有不同程混凝土砌块的水灰比、龄期及环境。当混凝土砌块表面处于高汽化进入大气中，也会有一部分水会蒸发留在混凝土砌块内部混凝土砌块内部温度较低，水蒸气会凝结。随着凝结水的积累。这一层将阻止蒸汽进一步进入混凝土砌块内部，蒸汽会继续

照片,氢氧化钙,晶体,凝胶

无定型硅胶相的形成。Ｃ－Ｓ－Ｈ凝胶是有高密度和低密度两种类型＿￣７２］。Ｃ－Ｓ－Ｈ凝逡逑胶的钙硅比从１．２？２．３分布不等［７］］，0１＂（＾＾５［６１１在丁￡＾［下观察发现钙硅比为１．５８逡逑和钙硅比为１．８９之间有很大的区别（图２．３）。碳化后的Ｃ－Ｓ－Ｈ凝胶的ＴＥＭ照片逡逑显示了碳化后的Ｃ－Ｓ－Ｈ凝胶的形态变化，碳化的Ｃ－Ｓ－Ｈ凝胶样品产生的大量碳酸逡逑盐微晶呈无序矩阵分布［７２］，剩余的Ｃ－Ｓ－Ｈ凝胶被大量的方解石覆盖，形成钝化层，逡逑这会使得高密度的Ｃ－Ｓ－Ｈ凝胶碳化受到抑制（和氢氧化钙碳化类似），低密度逡逑１０逡逑
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU522.3

【参考文献】