碱矿渣混凝土耐久性能的研究

发布时间：2019-09-04 18:10

【摘要】：碱激发胶凝材料作为一种新型的建筑材料,具有早期强度高,抗冻性能优良的特点。主要特点为使用固体废弃物作为主要原料,节约能源,因此受到了越来越多的关注。但碱激发胶凝材料干燥条件下易开裂和耐久性研究不足等问题制约其广泛的应用。资料显示,碱矿渣混凝土易被碳化,碳化后使混凝土碱度下降,降低了混凝土对钢筋的保护作用,提高了混凝土因钢筋发生锈蚀而发生结构破坏的风险。同时混凝土在服役过程中可能受到海水和地下水的硫酸盐的侵蚀,由于碱矿渣中不含有氢氧化钙,导致其抵抗硫酸镁侵蚀的能力较差。因此能否克服上述两大耐久性问题是碱矿渣混凝土能否应用的关键。本文以矿渣为主要原料,主要研究了激发剂碱含量、养护龄期、激发剂种类对碱矿渣(AAS)混凝土碳化深度的影响,并分析了激发剂不同时AAS浆体水化产物、碳化产物组成、形貌的变化。研究了掺入活性氧化镁对AAS体系抗裂性、体积稳定性、气孔率、非蒸发水含量、碳化深度的影响,并分析了氧化镁掺入后浆体碳化前后产物组分、形貌的变化,并提出了氧化镁改善碱矿渣混凝土耐久性机理。同时本文研究了激发剂碱含量和种类、氧化镁掺量对AAS混凝土抗硫酸钠和抗硫酸镁侵蚀性能的影响,分析了浸泡后混凝土质量和抗压强度的变化。论文主要研究结果如下:(1)延长混凝土标养时间可以提高抗碳化性能;混凝土碱含量高时,早期碳化较慢,后期碳化速率大于低碱含量混凝土;使用氢氧化钠作为激发剂(AASN),28d、56d碳化深度均小于水玻璃激发的混凝土。AASN浆体水化产物中可以观察到有明显的类水滑石生成,碳化后生成晶粒巨大的单斜钠钙石,使用水玻璃激发时,早期碳化后产生苏打石。碳化后混凝土强度略有增长,相对于空白样混凝土强度有所下降。(2)随着氧化镁活性提高,氧化镁水化速率越快,AAS浆体的抗裂性能也随之提高。在自然养护条件下,掺入3%氧化镁时,混凝土的体积稳定性及抗氯离子渗透性能最好。(3)氧化镁的掺入能降低AAS浆体的吸水率,提高非蒸发水含量。随着氧化镁掺量的增加,混凝土的抗碳化性能也随之提高。在AAS中掺入3%氧化镁后,28d时氧化镁接近水化完全,在AASN中掺入3%氧化镁可以明显提高类水滑石的含量。掺入氧化镁浆体进行碳化时,早期碱碳化后的主要形式为纯碱(Na2CO3·10H2O),随着碳化进行开始向苏打石(NaHCO3)转化,水化产物中类水滑石可以吸附CO32-,碳化严重时类水滑石发生分解。浆体中剩余氧化镁可以直接参与碳化反应。掺入氧化镁后延缓了C-S-H凝胶的分解,促进了文石的生成。(4)经硫酸钠和硫酸镁浸泡后混凝土的湿质量没有明显变化,干质量随着浸泡时间延长而有所增加,对混凝土强度影响不明显。碱矿渣浆体中水化产物类水滑石可以对溶液中的硫酸根产生吸附。
【图文】：

混凝土碳化深度,碱含量,碳化深度

含量对 AAS 混凝土碳化深度的影响。从图中可碳化深度均逐渐增大。碱含量为 4%时，混凝土碳化结果来看，其碳化深度的增长近似服从时间速率下降，56d 碳化深度较 28d 略微增长。而混28d、56d 的碳化深度均较小于 AAS4 组，碳化龄。AAS8 混凝土 7d 的碳化深度几乎为零，但 7d 到 28d 时碳化深度与 AAS6 接近。至 56d 时碳化

养护龄期,混凝土碳化深度,碳化深度

武汉理工大学硕士学位论文期对 AAS 混凝土碳化深度的影响养护龄期对 AAS 碳化深度的影响。从图中可以看出凝土碳化比较剧烈，56d 时碳化深度大于 1cm。随碳近似成直线关系。随着养护龄期的延长，碱矿渣混度的下降，表现为养护龄期越长，同时期下碳化深度d 脱模后，水化程度低，且气孔率较大，便于二氧化的延长，混凝土的强度升高，气孔率降低，且随着始进入 C-S-H，，为保持电价平衡，会固定一部分 N孔溶液 pH 降低，使碳化深度下降。并且随着养护，混凝土碳化前已经具有较高的强度，抵抗开裂的能同作用下，提高了混凝土抗碳化性能。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU528

【参考文献】