花岗岩石粉对水工混凝土抗碳化性能的影响
发布时间：2021-08-19 12:48
通过快速碳化试验、压汞试验,研究花岗岩石粉不同掺加方式、掺量及细度对水工混凝土抗碳化性能的影响规律,分析水工混凝土孔隙特征。结果表明:水工混凝土抗碳化性能随花岗岩石粉外掺掺量增加呈先升后降趋势,掺量为20%左右时最优;内掺掺量超过5%时,水工混凝土抗碳化性能逐渐劣化;花岗岩石粉细度较掺加方式及掺量对水工混凝土抗碳化性能的影响较小;掺加适量花岗岩石粉可改善水工混凝土孔隙结构,降低有害孔及多害孔贡献孔隙率。建议花岗岩石粉最佳掺量为外掺20%（细度0～150μm）、内掺5%（细度0～45μm）。
【文章来源】：中国农村水利水电. 2020,(09)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
花岗岩石粉扫描电镜图
W -Ⅰ =( 4.18 3.96 3.60 3.58 3.49 3.44 3.90 5.17 4.92 4.84 4.71 4.50 4.57 5.14 6.10 5.87 5.60 5.33 5.20 5.25 5.79 7.54 6.91 6.24 6.14 5.93 5.96 6.55 )?(1) ?????? ??? Ν -Ⅰ =( 4.18 3.92 4.05 4.51 5.22 5.36 6.07 5.17 5.38 5.50 5.99 6.37 8.56 9.03 6.10 6.15 6.40 6.930 8.76 9.35 10.28 7.54 7.48 7.88 8.77 10.25 12.86 14.35 )?(2) ?????? ??? W -Ⅱ =( 4.18 4.06 3.90 3.80 3.69 4.01 4.40 5.17 5.13 4.98 4.77 4.79 5.14 5.34 6.10 5.73 5.68 5.67 5.41 5.83 6.11 7.54 7.28 6.98 6.71 6.61 7.08 7.57 )?(3) ?????? ??? Ν -Ⅱ =( 4.18 3.82 4.03 4.33 5.40 5.83 6.31 5.18 5.47 5.52 5.98 6.61 8.78 8.86 6.10 6.23 6.22 6.81 9.03 9.86 10.02 7.54 7.39 7.67 8.92 10.58 13.12 14.32 )?(4)从图2(a)可以看出,细度为Ⅰ花岗岩石粉外掺时,随掺量增加,不同龄期碳化深度呈现先减小后增大的趋势,但相比基准组不同龄期碳化深度均有所减小,掺量为5%、10%、15%、20%、25%、30%时,28 d 碳化深度比基准组碳化深度分别减小约8.36%、17.24%、18.57%、21.35%、20.95%、13.13%。相关研究表明,快速碳化28 d,相当于在自然环境中碳化50年[14],由此看来,外掺适量细度为Ⅰ的花岗岩石粉对水工混凝土抗碳化性能的提升效果显著。原因是外掺花岗岩石粉后,增加了浆体含量,提高了水工混凝土均匀度,并且细度为Ⅰ的花岗岩石粉平均粒径19.375 μm小于水泥平均粒径58.240 μm,比表面积376 m2/kg大于水泥比表面积342 m2/kg,填充较大孔隙的同时充当部分水化产物的成核基体,水化产物均匀致密,使颗粒间的孔隙减少,密实度提高,缓冲CO2渗透速度,与基准组相比相同龄期碳化深度有所减小,最佳掺量为20%左右;掺量继续增大,花岗岩石粉吸附更多水分子导致自由水含量减少,水工混凝土流动性变差,劣化了水泥石孔隙结构,连通孔隙增多,CO2侵入速率加快,抗碳化性能有所降低。
通过α,β值的变化趋势,分析外掺、内掺不同掺量及不同细度花岗岩石粉对水工混凝土碳化进程的影响规律。对不同掺加方式、不同细度花岗岩石粉水工混凝土碳化深度与碳化龄期的关系进行拟合,得到拟合曲线见图3,拟合参数见表4。表4 水工混凝土碳化深度拟合参数表Tab.4 The carbonation fitting parameter list of granite powder hydraulic concrete 编号 D=α tβ 相关系数R 编号 D=α tβ 相关系数R α β α β C0 3.083 0.265 8 0.996 7 C0 3.083 0.265 8 0.996 7 W5 -Ⅰ 3.033 0.247 9 0.999 5 N5 -Ⅰ 3.037 0.270 8 0.971 4 W10-Ⅰ 2.964 0.230 6 0.965 1 N10-Ⅰ 3.124 0.285 7 0.992 5 W15-Ⅰ 2.902 0.228 3 0.982 6 N15-Ⅰ 3.180 0.305 5 0.985 0 W20-Ⅰ 2.815 0.227 3 0.987 2 N20-Ⅰ 3.638 0.315 0 0.980 0 W25-Ⅰ 2.837 0.223 9 0.968 6 N25-Ⅰ 3.862 0.358 1 0.959 7 W30-Ⅰ 3.223 0.207 4 0.973 5 N30-Ⅰ 4.125 0.369 4 0.976 9 W5 -Ⅱ 3.037 0.257 5 0.982 2 N5 -Ⅱ 3.022 0.273 1 0.986 7 W10-Ⅱ 2.966 0.254 9 0.997 3 N10-Ⅱ 3.078 0.275 4 0.984 8 W15-Ⅱ 2.903 0.253 3 0.990 5 N15-Ⅱ 3.310 0.290 2 0.992 7 W20-Ⅱ 2.841 0.252 1 0.990 4 N20-Ⅱ 3.780 0.312 8 0.981 7 W25-Ⅱ 3.095 0.247 0 0.993 3 N25-Ⅱ 4.220 0.338 2 0.974 8 W30-Ⅱ 3.308 0.244 2 0.990 0 N30-Ⅱ 4.438 0.340 6 0.963 7
【参考文献】：
期刊论文
[1]矿物掺合料自密实混凝土碳化性能试验[J]. 李晟文,李果. 建筑结构. 2018(S2)
[2]混凝土的水渗透性与其微观结构的关系研究[J]. 方赵峰,王建东,边帆,章玉容,张俊芝. 混凝土. 2018(08)
[3]掺粉煤灰再生混凝土宏观及微观碳化性能研究[J]. 秦睿,王瑞骏,赖韩,李岩,秦襄偲. 水资源与水工程学报. 2018(04)
[4]粉煤灰及沙漠砂对混凝土抗碳化性能的影响[J]. 刘海峰,马荷姣,刘宁,吴滨,杨浩,杨维武. 硅酸盐通报. 2017(11)
[5]掺合料对混凝土早期碳化深度影响的试验研究[J]. 张成中,孙广帅,胡晓鹏,张永利. 硅酸盐通报. 2017(01)
[6]花岗岩石粉细度及掺量对混凝土微观孔隙的影响[J]. 赵井辉,刘福胜,韦梅,程明. 水利水运工程学报. 2016(02)
[7]废弃矿物掺合料水工混凝土抗碳化性能试验研究[J]. 赵井辉,刘福胜,周广发,武义馨,程明,刘栋梁. 混凝土与水泥制品. 2014(12)
[8]粉煤灰不同掺量对混凝土碳化的影响[J]. 朱红英,杜应吉,刘明珍,许王宁. 中国农村水利水电. 2012(04)
[9]混凝土碳化研究综述[J]. 肖佳,勾成福. 混凝土. 2010(01)
[10]矿物掺合料混凝土碳化性能试验研究[J]. 宋华,牛荻涛,李春晖. 硅酸盐学报. 2009(12)
博士论文
[1]大掺量矿物掺合料混凝土的碳化特性研究[D]. 贾耀东.清华大学 2010
本文编号：3351440
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【部分图文】：
花岗岩石粉扫描电镜图
W -Ⅰ =( 4.18 3.96 3.60 3.58 3.49 3.44 3.90 5.17 4.92 4.84 4.71 4.50 4.57 5.14 6.10 5.87 5.60 5.33 5.20 5.25 5.79 7.54 6.91 6.24 6.14 5.93 5.96 6.55 )?(1) ?????? ??? Ν -Ⅰ =( 4.18 3.92 4.05 4.51 5.22 5.36 6.07 5.17 5.38 5.50 5.99 6.37 8.56 9.03 6.10 6.15 6.40 6.930 8.76 9.35 10.28 7.54 7.48 7.88 8.77 10.25 12.86 14.35 )?(2) ?????? ??? W -Ⅱ =( 4.18 4.06 3.90 3.80 3.69 4.01 4.40 5.17 5.13 4.98 4.77 4.79 5.14 5.34 6.10 5.73 5.68 5.67 5.41 5.83 6.11 7.54 7.28 6.98 6.71 6.61 7.08 7.57 )?(3) ?????? ??? Ν -Ⅱ =( 4.18 3.82 4.03 4.33 5.40 5.83 6.31 5.18 5.47 5.52 5.98 6.61 8.78 8.86 6.10 6.23 6.22 6.81 9.03 9.86 10.02 7.54 7.39 7.67 8.92 10.58 13.12 14.32 )?(4)从图2(a)可以看出,细度为Ⅰ花岗岩石粉外掺时,随掺量增加,不同龄期碳化深度呈现先减小后增大的趋势,但相比基准组不同龄期碳化深度均有所减小,掺量为5%、10%、15%、20%、25%、30%时,28 d 碳化深度比基准组碳化深度分别减小约8.36%、17.24%、18.57%、21.35%、20.95%、13.13%。相关研究表明,快速碳化28 d,相当于在自然环境中碳化50年[14],由此看来,外掺适量细度为Ⅰ的花岗岩石粉对水工混凝土抗碳化性能的提升效果显著。原因是外掺花岗岩石粉后,增加了浆体含量,提高了水工混凝土均匀度,并且细度为Ⅰ的花岗岩石粉平均粒径19.375 μm小于水泥平均粒径58.240 μm,比表面积376 m2/kg大于水泥比表面积342 m2/kg,填充较大孔隙的同时充当部分水化产物的成核基体,水化产物均匀致密,使颗粒间的孔隙减少,密实度提高,缓冲CO2渗透速度,与基准组相比相同龄期碳化深度有所减小,最佳掺量为20%左右;掺量继续增大,花岗岩石粉吸附更多水分子导致自由水含量减少,水工混凝土流动性变差,劣化了水泥石孔隙结构,连通孔隙增多,CO2侵入速率加快,抗碳化性能有所降低。
通过α,β值的变化趋势,分析外掺、内掺不同掺量及不同细度花岗岩石粉对水工混凝土碳化进程的影响规律。对不同掺加方式、不同细度花岗岩石粉水工混凝土碳化深度与碳化龄期的关系进行拟合,得到拟合曲线见图3,拟合参数见表4。表4 水工混凝土碳化深度拟合参数表Tab.4 The carbonation fitting parameter list of granite powder hydraulic concrete 编号 D=α tβ 相关系数R 编号 D=α tβ 相关系数R α β α β C0 3.083 0.265 8 0.996 7 C0 3.083 0.265 8 0.996 7 W5 -Ⅰ 3.033 0.247 9 0.999 5 N5 -Ⅰ 3.037 0.270 8 0.971 4 W10-Ⅰ 2.964 0.230 6 0.965 1 N10-Ⅰ 3.124 0.285 7 0.992 5 W15-Ⅰ 2.902 0.228 3 0.982 6 N15-Ⅰ 3.180 0.305 5 0.985 0 W20-Ⅰ 2.815 0.227 3 0.987 2 N20-Ⅰ 3.638 0.315 0 0.980 0 W25-Ⅰ 2.837 0.223 9 0.968 6 N25-Ⅰ 3.862 0.358 1 0.959 7 W30-Ⅰ 3.223 0.207 4 0.973 5 N30-Ⅰ 4.125 0.369 4 0.976 9 W5 -Ⅱ 3.037 0.257 5 0.982 2 N5 -Ⅱ 3.022 0.273 1 0.986 7 W10-Ⅱ 2.966 0.254 9 0.997 3 N10-Ⅱ 3.078 0.275 4 0.984 8 W15-Ⅱ 2.903 0.253 3 0.990 5 N15-Ⅱ 3.310 0.290 2 0.992 7 W20-Ⅱ 2.841 0.252 1 0.990 4 N20-Ⅱ 3.780 0.312 8 0.981 7 W25-Ⅱ 3.095 0.247 0 0.993 3 N25-Ⅱ 4.220 0.338 2 0.974 8 W30-Ⅱ 3.308 0.244 2 0.990 0 N30-Ⅱ 4.438 0.340 6 0.963 7
【参考文献】：
期刊论文
[1]矿物掺合料自密实混凝土碳化性能试验[J]. 李晟文,李果. 建筑结构. 2018(S2)
[2]混凝土的水渗透性与其微观结构的关系研究[J]. 方赵峰,王建东,边帆,章玉容,张俊芝. 混凝土. 2018(08)
[3]掺粉煤灰再生混凝土宏观及微观碳化性能研究[J]. 秦睿,王瑞骏,赖韩,李岩,秦襄偲. 水资源与水工程学报. 2018(04)
[4]粉煤灰及沙漠砂对混凝土抗碳化性能的影响[J]. 刘海峰,马荷姣,刘宁,吴滨,杨浩,杨维武. 硅酸盐通报. 2017(11)
[5]掺合料对混凝土早期碳化深度影响的试验研究[J]. 张成中,孙广帅,胡晓鹏,张永利. 硅酸盐通报. 2017(01)
[6]花岗岩石粉细度及掺量对混凝土微观孔隙的影响[J]. 赵井辉,刘福胜,韦梅,程明. 水利水运工程学报. 2016(02)
[7]废弃矿物掺合料水工混凝土抗碳化性能试验研究[J]. 赵井辉,刘福胜,周广发,武义馨,程明,刘栋梁. 混凝土与水泥制品. 2014(12)
[8]粉煤灰不同掺量对混凝土碳化的影响[J]. 朱红英,杜应吉,刘明珍,许王宁. 中国农村水利水电. 2012(04)
[9]混凝土碳化研究综述[J]. 肖佳,勾成福. 混凝土. 2010(01)
[10]矿物掺合料混凝土碳化性能试验研究[J]. 宋华,牛荻涛,李春晖. 硅酸盐学报. 2009(12)
博士论文
[1]大掺量矿物掺合料混凝土的碳化特性研究[D]. 贾耀东.清华大学 2010
本文编号：3351440
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