高性能混凝土的研究與發(fā)展現(xiàn)狀畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、長沙學(xué)院 changsha university畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）設(shè)計(jì)（論文）題目： 高性能混凝土的研究與發(fā)展現(xiàn)狀 學(xué) 生 姓 名 ： 張 三 考 籍 號 ： 91221234555 助 學(xué) 點(diǎn) ： 長沙學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院 專 業(yè) 班 級 ： 交通土建工程 指導(dǎo)教師姓名： 職稱 二一三 年 五 月目 錄第一部分 過程管理資料一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告4二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告6三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師評閱表7四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯評審表8第二部分 畢業(yè)論文五、畢業(yè)論文102013 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料第一部分 過程管理資料長 沙 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告（20 13 屆畢業(yè)生）

2、助 學(xué) 點(diǎn)： 長沙學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院專 業(yè)： 交通土建工程題 目：高性能混凝土的研究與發(fā)展現(xiàn)狀學(xué)生姓名： 張三考 籍 號： 91221234555指導(dǎo)教師：職 稱：2013年 5月 1 日 長沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告助學(xué)點(diǎn)： 長沙學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院 專業(yè)： 交通土建工程 指導(dǎo)教師職稱學(xué)生姓名張三課題名稱高性能混凝土的研究與發(fā)展現(xiàn)狀內(nèi)容及任務(wù)1、閱讀相關(guān)論文、專著，了解最新的發(fā)展動(dòng)態(tài)，寫好開題報(bào)告；2、驗(yàn)各種儀器，熟悉并能獨(dú)立操作儀器；3、采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以摻合料總?cè)〈?、摻合料比例、水膠比作為試驗(yàn)因素，研究上述因素對摻復(fù)合型摻合料混凝土不同齡期的抗碳化性能的影響。4、依據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果，采用

3、對比試驗(yàn)方法，測定主要因素作用下的復(fù)合型摻合料混凝土的抗碳化性能，并與單摻、雙摻、三摻摻合料的混凝土作對比，分析比較隨著摻合料品種的增加和摻合料比例的調(diào)整，混凝土各項(xiàng)耐久性指標(biāo)的改善程度。擬達(dá)到的要求或技術(shù)指標(biāo)通過配合比試驗(yàn)將磨細(xì)鋼渣粉、粉煤灰、礦渣微粉和硅灰配制成復(fù)合型摻合料，取代部分水泥配制成高性能混凝土，以摻復(fù)合型摻合料混凝土的抗碳化性能為主要內(nèi)容，研究影響高性能混凝土碳化的因素及微觀孔結(jié)構(gòu)等，以提高高性能混凝土的抗炭化性能為目的，探討了復(fù)合型摻合料、水膠比、消石灰等因素對混凝土抗炭化性能的影響，得出對于有抗碳化要求混凝土的配合比方案。進(jìn)度安排起止日期工作內(nèi)容2012年9月22日-201

4、2年10月1日查資料，明確研究內(nèi)容2012年10月15日-2012年11月1日熟悉混凝土的制備及性能測試方法，完成任務(wù)書和開題報(bào)告，拿出初步實(shí)驗(yàn)方案2012年11月2日-2012年12月1日完成實(shí)驗(yàn)原材料的準(zhǔn)備，按照實(shí)驗(yàn)方案成型混凝土并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；準(zhǔn)備微觀測試用樣品，并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)2013年12月2日-2013年1月10日采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以摻合料總?cè)〈?、摻合料比例、水膠比作為試驗(yàn)因素，研究上述因素對摻復(fù)合型摻合料混凝土不同齡期的抗碳化性能的影響2013年2月29日-2013年3月20日依據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果，采用對比試驗(yàn)方法，測定主要因素作用下的復(fù)合型摻合料混凝土的抗碳化性能，并與單摻、雙摻、三摻摻合

5、料的混凝土作對比，分析比較隨著摻合料品種的增加和摻合料比例的調(diào)整，混凝土各項(xiàng)耐久性指標(biāo)的改善程度2013年3月21日-013年4月30日實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理，撰寫論文，并進(jìn)行修改2013年5月8日-2013年5月12日進(jìn)行答辯主要參考資料1 鐘海英,賈淑明.綠色高性能混凝土的發(fā)展與應(yīng)用j.甘肅科技.2004.10.2 譚偉,堯國皇,黃用軍,孫素文.自密實(shí)高性能混凝土的研究與應(yīng)用j.深圳土木與建筑.2007.9.3 西德尼.明德斯,j.弗朗西斯.楊,戴維.達(dá)爾文.混凝土m.吳科如，張雄，姚武等譯.北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2004.4 houstyf, folker h. wittmann. influen

6、ce of porosity and water content on the diffusivity of co2 and o2 through hydrated cement pastej.cement and concrete research,1994.5 parrotta l j, killoh d c. carbonation in a 36 year oldj.cement and concrete research,1989.6 葉紹勛.混凝土碳化反應(yīng)的熱力學(xué)計(jì)算j.硅酸鹽通報(bào),1989.7 繆昌文.彎曲荷載、化學(xué)腐蝕和碳化作用及其復(fù)合對混凝土抗凍性的影響j.硅酸鹽通報(bào),200

7、5.8 李果,袁迎曙,耿歐.氣候條件對混凝土碳化速度的影響j.混凝土,2004.9 徐道富.環(huán)境氣候條件下混凝土碳化速度研究j.西部探礦工程,2005.10 涂永明,呂志濤.應(yīng)力狀態(tài)下混凝土的碳化試驗(yàn)研究j.東南大學(xué)學(xué)報(bào),2003.11 程宇科.摻復(fù)合型摻合料高性能混凝土性能的試驗(yàn)研究d.南京林業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文,2010.6.12 施惠生,孫振平.混凝土外加劑實(shí)用技術(shù)大全m.中國建材工業(yè)出版社 2008.1.13 李懿.摻復(fù)合型摻合料混凝土物理力學(xué)性能的研究.d.南京林業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文,2008.6長 沙 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告助學(xué)點(diǎn)長沙學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院班級交通土建工程學(xué)生姓名張三

8、指導(dǎo)教師課題名稱：高性能混凝土的研究與發(fā)展現(xiàn)狀課題主要任務(wù)：得出對于有抗碳化要求混凝土的配合比方案1、簡述開題以來所做的具體工作和取得的進(jìn)展或成果完成了基準(zhǔn)混凝土配合比設(shè)計(jì)的試驗(yàn)工作 ，試驗(yàn)以抗壓強(qiáng)度c40作為設(shè)計(jì)值，通過全計(jì)算方法進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)。確定出能滿足工程需要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的各項(xiàng)組成材料的用量完成了摻單一品種摻合料的混凝土碳化試驗(yàn)工作，對摻單一品種礦物摻合料的混凝土進(jìn)行碳化試驗(yàn)，在混凝土中分別摻入磨細(xì)鋼渣粉、粉煤灰、硅灰、礦渣微粉四種不同礦物摻合料后混凝土碳化情況，單摻取代水泥的量為5%、10%、15%，膠凝材料總量不變，水膠比0.37，砂率38%，減水劑摻量為膠凝材料總量的0.

9、7%。共制作了12組實(shí)驗(yàn)。根據(jù)基準(zhǔn)混凝土配合比，在膠凝材料總量不變的情況下，改變摻合料取代量，得到拌制混凝土?xí)r所需要的各種材料用量。2、下一步的主要研究任務(wù)，具體設(shè)想與安排完成摻二元復(fù)合摻合料混凝土的碳化試驗(yàn)工作；完成摻三元復(fù)合摻合料混凝土的碳化試驗(yàn)工作；總結(jié)四種不同摻合料混凝土配合比試驗(yàn)過程中所存在的問題以及抗碳化性能的對比工作并進(jìn)行總結(jié)。3、存在的具體問題 論文在撰寫過程中內(nèi)容連貫性存在問題，相關(guān)文獻(xiàn)資料的整理工作量大。 論文格式、排版等不規(guī)范。4、指導(dǎo)教師對該生前期研究工作的評價(jià)指導(dǎo)教師簽名：日 期： 長沙學(xué)院2012屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師評閱表助學(xué)點(diǎn)： 長沙學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院 學(xué)生姓

10、名張三考籍號991221234555班 級交通土建工程專 業(yè)交通土建工程指導(dǎo)教師姓名課題名稱高性能混凝土的研究與發(fā)展現(xiàn)狀評語：（包括以下方面，學(xué)習(xí)態(tài)度、工作量完成情況、材料的完整性和規(guī)范性；檢索和利用文獻(xiàn)能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力；學(xué)術(shù)水平或設(shè)計(jì)水平、綜合運(yùn)用知識(shí)能力和創(chuàng)新能力；）選題與文獻(xiàn)綜述（20分）分值：創(chuàng)新性(15分)分值：基礎(chǔ)理論和專門知識(shí)(35分)分值：作者寫作、表達(dá)能力(30分)分值：合 計(jì)分值：是否同意參加答辯：是 否指導(dǎo)教師評定成績分值：指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日說明：各項(xiàng)成績的百分比由各助學(xué)點(diǎn)自己確定，但應(yīng)控制在給定標(biāo)準(zhǔn)的20左右。 長沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯評審表學(xué)生姓名張三

11、考籍號91221234555班級交通土建工程答辯日期課題名稱高性能混凝土的研究與發(fā)展現(xiàn)狀指導(dǎo)教師地點(diǎn)答辯小組成員姓 名職務(wù)（職稱）姓 名職務(wù)（職稱）姓 名職務(wù)（職稱）答辯中提出的主要問題及回答的簡要情況記錄：會(huì)議主持人：記 錄 人：年 月 日 長沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯評審表成績評定評定內(nèi)容分值 評定小計(jì)教師1教師2教師3教師4教師5報(bào)告內(nèi)容思路清新：語言表達(dá)準(zhǔn)確，概念清楚，論點(diǎn)正確；實(shí)驗(yàn)方法科學(xué)，分析歸納合理；結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)，論文（設(shè)計(jì)）有應(yīng)用價(jià)值。40報(bào)告過程準(zhǔn)備工作充分，具備必要的報(bào)告影像資料；報(bào)告在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)作完報(bào)告。10答 辯回答問題有理論依據(jù)，基本概念清楚。主要問題回答簡明準(zhǔn)確50合

12、計(jì)100答辯評分分值（平均分）：答辯小組長簽名：答辯成績：a: 35指導(dǎo)教師評分分值：指導(dǎo)教師評定成績b： 50評閱教師評分分值：評閱教師評定成績c： 15最終評定成績分?jǐn)?shù)：等級：教學(xué)系主任簽名：年月日學(xué)校意見負(fù)責(zé)人（簽名）：年月日說明：最終評定成績a+b+c，三個(gè)成績的百分比由各助學(xué)點(diǎn)自己確定，但應(yīng)控制在給定標(biāo)準(zhǔn)的20左右。2013屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料第二部分 畢業(yè)論文（2013屆） 畢業(yè)論文高性能混凝土的研究與發(fā)展現(xiàn)狀 助 學(xué) 點(diǎn) ： 長沙大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 專 業(yè)： 交通土建工程 學(xué) 生 姓 名 ： 張三 考 籍 號 ： 91221234555 班 級 ：交通土建工程 交通土建工程 指導(dǎo)

13、教師姓名： 職稱 職稱 最終評定成績： 二 一三 年 五 月 長沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）高性能混凝土的研究與發(fā)展現(xiàn)狀 助 學(xué) 點(diǎn) ： 長沙大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 專 業(yè)： 交通土建工程 考 籍 號 ： 91221234555 學(xué)生姓名 ： 張三 指導(dǎo)教師： 職稱 二 一三 年 五 月摘 要近年來，混凝土結(jié)構(gòu)抗炭化性研究已進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段。影響混凝土結(jié)構(gòu)抗炭化性的因素很多，其中混凝土碳化是一個(gè)重要的因素。隨著空氣中二氧化碳的濃度呈現(xiàn)出逐年上升的趨勢；同時(shí)，工廠排泄的廢液和廢渣使地下水中的co2和so2的濃度增加，不斷增長的二氧化碳濃度將加劇混凝土結(jié)構(gòu)的碳化，對混凝土結(jié)構(gòu)的抗炭化性帶來更為不利的影響。

14、混凝土碳化作為混凝土抗炭化性研究的重要內(nèi)容越來越得到關(guān)注，研究混凝土的碳化規(guī)律對提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗炭化性具有重要的理論和實(shí)際意義。本文通過將磨細(xì)鋼渣粉、粉煤灰、礦渣微粉和硅灰配制成復(fù)合型摻合料，取代部分水泥配制成高性能混凝土，以摻復(fù)合型摻合料混凝土的抗碳化性能為主要內(nèi)容，研究了影響高性能混凝土碳化的因素及微觀孔結(jié)構(gòu)等，得出對于有抗碳化要求混凝土的配合比方案。關(guān)鍵詞：復(fù)合型摻合料，高性能混凝土，碳化abstractin recent years, the durability of concrete structures has entered a new stage. many facto

15、rs affecting the durability of concrete structures, concrete carbonation is an important factor. with the concentration of carbon dioxide in the air showing an increasing trend; factory excretion of waste and residue increase in the concentration of co2 and so2 in the groundwater, the growing concen

16、tration of carbon dioxide will be exacerbated by the carbonation of concrete structures, concrete structures the durability of a more unfavorable impact. the carbonation of concrete as an important part of the concrete durability research has drawn more and more attention. researching the law of con

17、crete carbonation has important theoretical and practical significance to improve durability of reinforced concrete structures. this article created high-performance concretes by replacing part of the cement with a complex admixture made from super-fine steel slag powder, fly ash, mineral powder and

18、 wollastonite powder. based on experiment and the analysis for carbonization of the high performance concrete, this article researched on various factors and microstucture of its carbonization, and has reached an proportion plan for concrete which has carbonation resistance requirements.keywords: co

19、mpound mineral admixtures, high performance concrete, carbonation目 錄 第1章 緒論11.1 研究背景11.2 國內(nèi)外的研究概況21.3 研究的目的與意義61.4 主要研究內(nèi)容6第2章 混凝土碳化原理及試驗(yàn)方法72.1 概述72.2 基準(zhǔn)混凝土配合比設(shè)計(jì)82.3 試驗(yàn)方法9第3章 摻單一品種摻合料的混凝土碳化試驗(yàn)103.1 試驗(yàn)方案103.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析11第4章 摻二元復(fù)合摻合料混凝土的碳化試驗(yàn)144.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)概述144.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析15第5章 摻三元復(fù)合摻合料混凝土的碳化試驗(yàn)225.1 摻磨細(xì)鋼渣粉、粉煤灰

20、和硅灰復(fù)合摻合料的混凝土碳化試驗(yàn)225.2 摻磨細(xì)鋼渣粉、粉煤灰和礦渣微粉復(fù)合摻合料的混凝土碳化試驗(yàn)255.3 摻磨細(xì)鋼渣粉、礦渣微粉和硅灰復(fù)合摻合料的混凝土碳化試驗(yàn)27結(jié)論30參考文獻(xiàn)31致謝32 第1章 緒論1.1 研究背景混凝土可以追溯到古老的年代，自19世紀(jì)20年代出現(xiàn)了波特蘭水泥后，由于用它配制成的混凝土具有工程所需要的強(qiáng)度和耐久性，而且原料易得，造價(jià)較低，特別是能耗較低，因而用途極為廣泛。1900年，萬國博覽會(huì)上展示了鋼筋混凝土在很多方面的使用，在建材領(lǐng)域引起了一場革命，鋼筋混凝土開始成為改變這個(gè)世界景觀的重要材料。然而鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)并不是十全十美的，事實(shí)上從混凝土應(yīng)用于土木工程至

21、今的150年間，大量的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于各種各樣的原因而提前失效達(dá)不到預(yù)定的服役年限。這其中有的是由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗力不足導(dǎo)致的，有的則是由于使用荷載的不利變化而造成的，但更多的是由于結(jié)構(gòu)的耐久性不足而造成的失效。1988年，我國的一項(xiàng)抽樣調(diào)查結(jié)果表明，大約有40%混凝土碳化深度已達(dá)鋼筋表面，在潮濕環(huán)境下建筑物中90構(gòu)件內(nèi)鋼筋已經(jīng)銹蝕，不僅嚴(yán)重影響交通和安全，而且造成巨大的浪費(fèi)。眾多工程實(shí)例證明，有些鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生過早破壞，其原因不是由于強(qiáng)度不足，而主要是混凝土的耐久性不夠1。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，混凝土的應(yīng)用范圍越來越廣泛。在未來的幾十年里，海底隧道、海上采油平臺(tái)、污水管道

22、、核反應(yīng)堆外殼、有害化學(xué)物的容器等惡劣環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)物，對混凝土要求的使用壽命不再是普通混凝土的50年左右，而是將要達(dá)到上百年至幾百年。這樣，對混凝土的耐久性提出了更高要求，高性能混凝土應(yīng)運(yùn)而生。高性能混凝土（high performance concrete,簡稱hpc）是一種新型高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的混凝土。它以耐久性作為設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)，針對不同用途要求，對下列性能重點(diǎn)予以保證:耐久性、工作性、適用性、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。為此，高性能混凝土在配置上的特點(diǎn)是采用低水膠比，選用優(yōu)質(zhì)原材料，且必須摻加足夠數(shù)量的礦物細(xì)摻料和高效外加劑。

23、近十多年來，高性能混凝土的研究與應(yīng)用獲得了顯著進(jìn)展，但目前我國高性能混凝土的研究與應(yīng)用仍處于發(fā)展階段，仍然有許多理論問題和應(yīng)用問題需要研究，因此積極開展高性能混凝土的研究與應(yīng)用是非常必要的。高性能混凝土一般應(yīng)具有以下特征2：(1) 盡可能多地使用綠色水泥，最大限度地減少水泥熟料用量，代之以工業(yè)廢渣為主的礦物外加劑，從而減少水泥生產(chǎn)過程中的co2、so2及no等氣體的排放量，降低對天然資源與能源的消耗。(2) 更多地采用廢渣，如磨細(xì)礦渣、優(yōu)質(zhì)粉煤灰、硅灰和稻殼灰等作為活性摻合料以節(jié)約水泥，并在改善混凝土耐久性的同時(shí)保護(hù)環(huán)境。(3) 采用先進(jìn)生產(chǎn)工藝，對大量建筑垃圾進(jìn)行資源化處理，使之成為可利用的

24、再生混凝土骨料，減少對天然砂石的開采。(4) 最大限度地發(fā)揮高性能混凝土的優(yōu)勢，減少結(jié)構(gòu)面積或結(jié)構(gòu)體積，節(jié)省混凝土用量，減輕自重。通過大幅度提高混凝土耐久性，延長結(jié)構(gòu)的使用壽命，使材料和工程充分發(fā)揮其功能。高性能混凝土在配制上的主要特點(diǎn)是水膠比低，必須摻加足夠數(shù)量的礦物摻和料和高效外加劑。根據(jù)國內(nèi)外高性能混凝土的研究與應(yīng)用的資料可知，目前配制高性能混凝土?xí)r，一般只摻加一種（單摻）或兩種礦物摻合料（雙摻），對于摻加兩種以上的復(fù)合型礦物摻合料應(yīng)用還相對較少。現(xiàn)在，應(yīng)用較為廣泛的礦物摻合料主要有礦渣微粉、硅灰、粉煤灰等，也有采用沸石凝灰?guī)r、頁巖灰、固硫渣、磨細(xì)石灰石粉等作為摻和料的情況。由于各種摻和

25、料的細(xì)度和特性有明顯差別，所以采用不同品種、不同摻量的摻合料配制高性能混凝土?xí)r，其性能就會(huì)明顯不同。近年來，國內(nèi)外學(xué)術(shù)界對混凝土碳化問題的研究非常關(guān)注，僅19911998年期間，據(jù)美國工程索引（ei）和中文科技期刊文摘收錄的以“碳化”為主題發(fā)表的文章就有300多篇。這些研究，對認(rèn)識(shí)碳化的機(jī)理、延緩碳化的發(fā)展、評估碳化的危害以及對碳化結(jié)構(gòu)的維修等方面都具有積極意義。目前，國內(nèi)外就混凝土碳化問題所做的碳化實(shí)驗(yàn)很多，一般碳化試驗(yàn)的推薦方法是以碳化深度為劣化指標(biāo)的直接測試法。其中，自然碳化法過程緩慢且耗時(shí)長；加速碳化法對于co2濃度的設(shè)定，我國國家標(biāo)準(zhǔn)與歐洲目前流行的方法有較大差別。另外，與自然環(huán)境中

26、co2的實(shí)際體積濃度(一般0.03%)相比，我國標(biāo)準(zhǔn)加速碳化試驗(yàn)中co2體積濃度為20%。進(jìn)行加速碳化試驗(yàn)時(shí)，一方面應(yīng)盡量減少自然條件下所沒有的碳化相，使試驗(yàn)盡可能正確地反映混凝土自然碳化的規(guī)律；另一方面還要盡可能增大碳化深度，從而確保讀數(shù)的準(zhǔn)確性并縮短碳化所需要的時(shí)間3。隨著混凝土技術(shù)的不斷發(fā)展，高效減水劑和高活性的混凝土摻和料不斷得到開發(fā)與應(yīng)用以及工程結(jié)構(gòu)向大跨度、高層、超高層及超大型發(fā)展的需要，要求混凝土具有高強(qiáng)、高體積穩(wěn)定性、高密實(shí)度、低滲透性、耐化學(xué)腐蝕性、高耐久性及高工作性等特性使高性能混凝土逐漸成為主要的工程結(jié)構(gòu)材料，而高性能混凝土的碳化問題也越來越得到大家的關(guān)注和研究。研究高性

27、能混凝土的碳化機(jī)理，提高高性能混凝土的抗碳化性能，對提高高性能混凝土的耐久性，推廣高性能混凝土在各種環(huán)境下的應(yīng)用局有戰(zhàn)略意義，也符合我國可持續(xù)發(fā)展要求。1.2 國內(nèi)外的研究概況20 世紀(jì) 60 年代，國際上一些發(fā)達(dá)國家就開始重視混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題，在混凝土碳化方面進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究及理論分析。首先，在混凝土碳化機(jī)理方面已經(jīng)取得了比較統(tǒng)一完整的認(rèn)識(shí)。其次，對于混凝土碳化影響因素、人工加速碳化以及碳化深度檢測方面也有了全面的了解?；谶@些研究成果，各國工程界相繼都把碳化作為混凝土耐久性的一個(gè)主要方面納入了設(shè)計(jì)規(guī)范，國際混凝土學(xué)術(shù)界已舉辦過多次有關(guān)混凝土碳化的學(xué)術(shù)討論會(huì)，國際水泥化學(xué)會(huì)議也報(bào)導(dǎo)

28、了混凝土碳化研究的進(jìn)展，并且每次都有相當(dāng)數(shù)量關(guān)于混凝土碳化的論文發(fā)表，并從不同角度提出了碳化深度的計(jì)算模型。我國在混凝土碳化方面的研究起步較晚，從20世紀(jì)80年代開始研究混凝土碳化與鋼筋的銹蝕問題，通過快速碳化試驗(yàn)、長期暴露試驗(yàn)以及實(shí)際工程調(diào)查，研究混凝土碳化的影響因素與碳化深度預(yù)測模型，并且取得了可喜的研究成果。從混凝土碳化的機(jī)理可知，影響碳化的最主要因素，是混凝土本身的密實(shí)性和堿性儲(chǔ)備的大小，即混凝土的滲透性及其ca(oh)2等堿性物質(zhì)的含量。影響混凝土碳化的因素主要分為三個(gè)方面：材料因素、環(huán)境因素和施工因素4。1.材料因素材料因素包括水灰比、水泥品種、摻合料品種和摻量、外加劑類型、骨料品

29、種與級配、混凝土表面覆蓋層等，它們主要通過影響混凝土的堿度和密實(shí)性來影響混凝土碳化速度。（1）水灰比的影響水灰比對混凝土碳化速度影響極大。水泥用量不變的情況下，水灰比越大，混凝土內(nèi)部的孔隙率也越大，從而促進(jìn)了二氧化碳的擴(kuò)散，加速了混凝土的碳化。碳化深度與水灰比并非呈線性正比關(guān)系，而是近似呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系。在混凝土拌和過程中，水占據(jù)一定的空間，即使振搗比較密實(shí)，隨著混凝土的凝固，水占據(jù)的空間也會(huì)變成微孔或毛細(xì)管等。因此水灰比對混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)影響極大，控制著混凝土的滲透性。在水泥用量一定的條件下，增大水灰比，混凝土的孔隙率增加，密實(shí)度降低，滲透性增大，碳化速度增大。（2）水泥品種與用量的影響水泥品

30、種決定了單位體積混凝土中可碳化物質(zhì)的含量，因而對混凝土的碳化有重要的影響。在同一試驗(yàn)條件下，不同水泥配制的混凝土的碳化速度大小順序?yàn)椋汗杷猁}水泥普通硅酸鹽水泥其他品種的水泥。研究結(jié)果顯示：早強(qiáng)水泥與同強(qiáng)度等其他水泥相比，抗碳化能力更高,礦渣水泥和火山灰配置的浮石混凝土比普通硅酸鹽水泥配制的混凝土碳化速度快。水泥用量也直接影響到混凝土中可碳化物質(zhì)的含量。增加水泥用量不僅可改善混凝土和易性、提高混凝土密實(shí)性，還可增加混凝土的堿性儲(chǔ)備。一般情況下，水泥用量越大，碳化速度越慢5。（3）摻合料的影響礦物摻合料特別是磨細(xì)礦物摻合料，用作混凝土的摻合料能夠改善或提高混凝土的綜合性能，其作用機(jī)理在于磨細(xì)礦物摻

31、合料在混凝土中具有微集料效應(yīng)、微晶核效應(yīng)、火山灰效應(yīng)和形態(tài)效應(yīng)?；炷林袚饺氲姆勖夯?、礦渣等活性摻合料，與水泥水化后的ca(oh)2結(jié)合，混凝土堿性降低，使混凝土抗碳化能力減弱。隨著粉煤灰摻量增加，混凝土抗碳化能力下降。文獻(xiàn)6認(rèn)為：粉煤灰混凝土的早期抗碳化能力低于不摻粉煤灰的混凝土，但是后期的抗碳化能力有所提高?；炷林袚饺敕勖夯矣姓?fù)兩方面作用：一方面由于水泥用量減少，水化反應(yīng)生成的可碳化物質(zhì)減少，堿儲(chǔ)備降低，抗碳化能力降低；另一方面，粉煤灰的二次水化填充效應(yīng)可顯著改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)，提高混凝土的密實(shí)性。粉煤灰混凝土早期強(qiáng)度低，二次水化填充效應(yīng)未充分發(fā)揮，孔結(jié)構(gòu)差，加速了二氧化碳擴(kuò)散速度，使

32、碳化速度加快。（4）外加劑的影響外加劑對混凝土的抗碳化性能的影響與水泥品種有關(guān)。高效減水劑能夠降低用水量，改善混凝土的和易性，從而降低混凝土的孔隙率，故可提高混凝土的抗碳化能力。繆昌文等研究發(fā)現(xiàn)7，摻新型聚羧酸系減水劑比同等條件下?lián)捷料禍p水劑的混凝土抗碳化能力強(qiáng)。引氣劑為混凝土引入大量的微細(xì)氣泡，初期可以在一定程度上抑制混凝土的碳化，但隨著碳化的延續(xù)，引氣劑在混凝土內(nèi)部留下的孔隙成為二氧化碳擴(kuò)散的通道，因而會(huì)促進(jìn)碳化的發(fā)展。在早期和后期，減水劑和引氣劑雙摻對混凝土抗碳化性能影響不同。文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)：雙摻高效減水劑和引氣劑的混凝土初期抗碳化能力有所提高，但后期碳化深度增長的趨勢比較大。（5）骨料品

33、種與級配的影響骨料的品種和顆粒級配影響混凝土的密實(shí)度，從而影響到碳化速度。粗骨料粒越大，越容易造成離析、泌水，影響穩(wěn)定性，增加了透氣性，降低密實(shí)度。而輕骨料本身氣泡多，透氣性大。所以骨料的品種及顆粒級配能影響混凝土的碳化速度。輕骨料和人造骨料本身孔隙較大，有利于co2氣體擴(kuò)散，會(huì)加速碳化過程。一般來說普通混凝土的抗碳化性能最好，在同等條件下其碳化速度約為輕砂天然輕骨科混凝土的0.56倍。（6）混凝土表面覆蓋層的影響混凝土覆蓋層的種類與厚度對混凝土的碳化有著不同程度的影響。氣密性覆蓋層使二氧化碳滲入混凝土的數(shù)量減少，濃度降低，可提高混凝土的抗碳化性能。文獻(xiàn)的研究發(fā)現(xiàn)：增大覆蓋層厚度和提高覆蓋層的

34、密實(shí)度是有效地延緩碳化的手段。目前，防碳化處理多采用涂料封閉法，主要使用環(huán)氧厚涂料，呋喃改性環(huán)氧涂料、丙烯酸涂料等，對延遲混凝土的碳化是很有效的。2.環(huán)境因素包括自然環(huán)境和使用環(huán)境兩個(gè)方面，自然環(huán)境包括環(huán)境相對濕度，溫度、應(yīng)力以及二氧化碳濃度等；使用環(huán)境主要指混凝土構(gòu)件的受力狀態(tài)及應(yīng)力水平，它們主要通過影響二氧化碳擴(kuò)散速度及碳化反應(yīng)速率來影響混凝土碳化速度。（1）相對濕度的影響相對濕度大小的變化決定著混凝土孔隙水飽和度的大小。co2溶于水后形成h2co3方能和ca(oh)2進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，所以非常干燥時(shí)，混凝土碳化無法進(jìn)行，但由于混凝土的碳化本身既是一個(gè)釋放水的過程，環(huán)境相對濕度過大，生成的水無

35、法釋放也會(huì)抑制碳化進(jìn)一步進(jìn)行。試驗(yàn)結(jié)果表明，相對濕度在50%70%之間時(shí)，混凝土碳化速度最快。一般認(rèn)為碳化速度與相對濕度的關(guān)系呈拋物線狀，在相對濕度40%60%時(shí)，碳化速度較快，50%時(shí)達(dá)到最大值。李果8的研究結(jié)果表明：當(dāng)環(huán)境相對濕度超過臨界環(huán)境相對濕度rh0時(shí)，混凝土內(nèi)鋼筋的腐蝕速度隨著環(huán)境相對濕度、環(huán)境溫度的升高而增大；當(dāng)環(huán)境相對濕度低于rh0時(shí)，混凝土內(nèi)鋼筋的腐蝕速度很低，環(huán)境溫度的變化對其不產(chǎn)生明顯影響。徐道富9的試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)環(huán)境相對濕度和混凝土的碳化速度二者近似呈反比關(guān)系。（2）溫度的影響溫度的影響比濕度略大，隨著溫度的升高，co2在空氣中的擴(kuò)散逐漸增大，在混凝土中的擴(kuò)散速度和碳化反

36、應(yīng)速率也加快，因而碳化速度加快。（3）應(yīng)力的影響混凝土構(gòu)件在不同應(yīng)力狀態(tài)下碳化速度不同?；炷潦艿嚼瓚?yīng)力，混凝土內(nèi)部的微細(xì)裂縫擴(kuò)展，使二氧化碳容易擴(kuò)散，碳化速度加快?；炷潦艿綁簯?yīng)力，內(nèi)部大量的微細(xì)裂縫閉合或是寬度減小，這抑制了二氧化碳的擴(kuò)散，碳化速度減慢。但是當(dāng)壓力超過一定的限值時(shí)，會(huì)引起混凝土內(nèi)部新的裂紋的發(fā)展，從而加速碳化。涂永明、呂志濤10對不同應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土進(jìn)行碳化試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在應(yīng)力水平不超過0.7倍的極限應(yīng)力范圍內(nèi)，拉應(yīng)力可促進(jìn)碳化，壓應(yīng)力可減緩碳化，且拉應(yīng)力越大，碳化速度越快，壓應(yīng)力越大，碳化速度越慢。（4）二氧化碳濃度的影響環(huán)境中二氧化碳的濃度越大，混凝土內(nèi)外的二氧化碳的濃度

37、梯度就越大。根據(jù)fick 第一擴(kuò)散定律可知：濃度梯度越大，二氧化碳越容易進(jìn)入混凝土，使得混凝土內(nèi)部的二氧化碳的濃度升高，從而碳化反應(yīng)速度增快。隨著空氣污染的日益加劇,大氣中co2濃度的逐漸升高, 混凝土碳化理論模型中碳化速度系數(shù)也隨時(shí)間的變化而逐漸增大。3.施工因素施工因素主要是指混凝土的攪拌、振搗和養(yǎng)護(hù)條件等，它們主要通過影響混凝土的密實(shí)性來影響混凝土的碳化速度。實(shí)際調(diào)查結(jié)果表明：其他條件一樣的情況下，施工質(zhì)量越好，混凝土強(qiáng)度越高，密實(shí)性越好，抗碳化能力也越強(qiáng)；施工質(zhì)量差，由于混凝土內(nèi)部裂縫、蜂窩和孔洞等因素增加了二氧化碳在混凝土中的擴(kuò)散路徑，使得碳化速度加快。同樣，養(yǎng)護(hù)方法與齡期的不同也會(huì)

38、造成密實(shí)性和可碳化物質(zhì)的不同，從而會(huì)對碳化速度產(chǎn)生不同的影響。程宇科11的試驗(yàn)結(jié)果表明：經(jīng)56d碳化后，混凝土的碳化深度比標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d的碳化深度減小了15%左右。礦物摻合料特別是磨細(xì)礦物摻合料，用作混凝土的摻合料能夠改善或提高混凝土的綜合性能，其作用機(jī)理在于磨細(xì)礦物摻合料在混凝土中具有微集料效應(yīng)、微晶核效應(yīng)、火山灰效應(yīng)和形態(tài)效應(yīng)12。1.微集料效應(yīng)混凝土可視為連續(xù)級配的顆粒堆積體系，粗集料的間隙由細(xì)集料填充，細(xì)集料的間隙由水泥顆粒填充，而水泥顆粒之間的間隙則需要更細(xì)的顆粒來填充。按照aim和goff 模型理論，當(dāng)把摻有超細(xì)礦物摻合料的水泥基材料看作多元系統(tǒng)，則在該系統(tǒng)中存在一個(gè)最緊密堆積。其

39、值取決于超細(xì)礦物摻合料顆粒與水泥顆粒的直徑比，該比值越小，最緊密堆積值越大。例如磨細(xì)礦渣粉的細(xì)度比水泥顆粒細(xì)，在取代部分水泥以后，這些小顆粒填充在水泥顆粒間的空隙里，使膠凝材料具有更好的級配，形成了密實(shí)結(jié)構(gòu)和細(xì)觀層次的自緊密堆積體系。同時(shí)還能降低標(biāo)準(zhǔn)稠度下的用水量，在保持相同用水量的情況下又可增加流動(dòng)度，因此改善和易性。填充作用的另一好處是增加黏聚性，防止泌水離析，改善可泵性。2 微晶核效應(yīng)磨細(xì)礦物摻合料的膠凝性雖然與硅酸鹽水泥相比較弱，但它為水泥水化體系起到了微晶核效應(yīng)的作用，加速水泥水化反應(yīng)的進(jìn)程并為水化產(chǎn)物提供充裕的空間，改善了水泥水化產(chǎn)物分布的均勻性，使水泥石結(jié)構(gòu)比較致密，從而使混凝土

40、具有較好的力學(xué)性能。3.火山灰效應(yīng)混凝土中摻入磨細(xì)礦物摻合料，在混凝土內(nèi)部的堿環(huán)境中，磨細(xì)礦物摻合料吸收水泥水化時(shí)形成的氫氧化鈣，且能促進(jìn)水泥進(jìn)一步水化生成更多有利的c-s-h凝膠，使集料接口區(qū)的氫氧化鈣的晶粒變小，改善混凝土微觀結(jié)構(gòu)，使水泥漿體的孔隙率明顯下降，強(qiáng)化了集料接口的粘結(jié)力，使得混凝土的物理力學(xué)性能大大提高。4.形態(tài)效應(yīng)有些磨細(xì)礦物摻合料，如粉煤灰顆粒是煤粉在高溫燃燒過程中形成的，絕大多數(shù)為玻璃微珠，這些玻璃體光滑、致密、粒細(xì)，比表面積小又有級配，能減少顆粒間的內(nèi)摩阻力，從而減少混凝土的用水量，起到減水作用。在礦物摻合料研究方面，發(fā)達(dá)國家的工業(yè)廢渣利用率雖較高，但大多用于回填和道路

41、基層材料，對多種廢渣復(fù)合配制混凝土摻合料的研究較少，我國在這方面的研究處于領(lǐng)先地位，并且有一些利用復(fù)合型摻合料配制混凝土的文獻(xiàn)資料及工程報(bào)道。王健,王永逵13摻用優(yōu)質(zhì)粉煤灰和硅灰為基料的輔料,研究表明：粉煤灰和硅灰可以發(fā)揮微集料的填充作用，改善水泥的漿體結(jié)構(gòu)。由于其細(xì)度很高，都表現(xiàn)出很高的火山灰質(zhì)效應(yīng)。它們在高效減水劑、激發(fā)劑的作用下，將水泥熟料析出的ca(oh)2轉(zhuǎn)化成低鈣硅比的c-s-h凝膠與c-a-h,成為第二膠凝材料，填充水泥石空隙，阻止ca(oh)2晶體的生長，改善了水泥石與粗骨料界面的結(jié)合條件，使水泥石更為致密，晶粒細(xì)化。材料科學(xué)的常識(shí)告訴我們，在同類材料中，凡是提高致密度、晶粒細(xì)

42、化的措施，都可提高材料的強(qiáng)度和耐久性。雷進(jìn)生、李奎明、劉章軍14在c30高性能混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)研究中采用一種復(fù)合礦物摻合料等量替代水泥。這種復(fù)合礦物摻合料，主要是復(fù)合磨細(xì)粉煤灰、磨細(xì)礦粉等多種活性礦物摻合料再加入少量激發(fā)劑配制而成的一種復(fù)合活性礦物摻合料。這種摻合料中各組分有機(jī)的配制在一起，省去了在實(shí)際工程中進(jìn)行雙摻配制的不便和困難，可以直接將這種復(fù)合礦物摻合料作為一種材料直接代替部分水泥，便于實(shí)際工程應(yīng)用，并能夠使混凝土的耐久性和強(qiáng)度更好。近年來也有采用三種摻和料同時(shí)摻入高性能混凝土中的研究報(bào)道，如姚直書、程樺、宋海清15在鉆井井壁高強(qiáng)高性能混凝土的研制試驗(yàn)中，摻入了硅粉、磨細(xì)礦渣和粉煤灰的復(fù)

43、合物，配制出c60c70的高性能混凝土。夏春16采用鋰鹽渣與粉煤灰研制出復(fù)合型高活性摻合料，研究表明鋰鹽渣與粉煤灰復(fù)合后的活性要高于單摻粉煤灰，得出在該復(fù)合摻合料中鋰鹽渣存在最佳摻量；大摻量復(fù)合摻合料混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)中，該復(fù)合摻合料活性對后期強(qiáng)度的提高很重要，尤其是28 天和60天強(qiáng)度增長較大，但180天比60天增長幅度小。李永鑫17研究了磨細(xì)鋼渣粉、粉煤灰及礦渣微粉復(fù)合對混凝土強(qiáng)度及工作性的影響，結(jié)果表明鋼渣粉與粉煤灰有良好的適應(yīng)性，它們二元或三元復(fù)合可得到強(qiáng)度發(fā)展協(xié)調(diào)且工作性優(yōu)異的混凝土。李懿18研究了摻磨細(xì)鋼渣粉、礦渣微粉和粉煤灰的復(fù)合型摻合料水泥膠砂的力學(xué)性能，得到最佳三摻摻合料比例，用

44、于配制復(fù)合型摻合料混凝土，研究其抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、彈性模量及干燥收縮隨齡期的發(fā)展規(guī)律。結(jié)果表明，隨著齡期的發(fā)展，各項(xiàng)力學(xué)性能都逐漸得到提高，并有相似的變化規(guī)律；復(fù)合型摻合料的取代量是影響混凝土性能的重要因素。趙蘇政19研究了摻磨細(xì)鋼渣粉、礦渣微粉、粉煤灰的復(fù)合型摻合料混凝土的耐久性。研究表明，摻合料的摻量在3050變化時(shí)，對抗氯離子滲透性、抗碳化性能、抗?jié)B性和耐腐蝕性能有不同程度的影響，抗氯離子滲透性能和抗?jié)B性能隨著取代量的提高有所增強(qiáng)，抗碳化性能反而下降，耐腐蝕性能在40最優(yōu)。胡亞風(fēng)20研究了磨細(xì)鋼渣粉、粉煤灰和硅灰配制復(fù)合型摻合料，研究了單摻、雙摻和三摻在不同取代水泥量和水

45、膠比下的水泥膠砂抗折抗壓強(qiáng)度及耐久性，結(jié)果表明，采用復(fù)合方法能夠獲得良好的效果。程宇科11研究了復(fù)合摻合料的取代量、摻料比例、水膠比和混凝土強(qiáng)度的關(guān)系，結(jié)果表明取代量建議控制在20%40%范圍內(nèi)，水膠比次之，0.35 為最優(yōu)，基準(zhǔn)混凝土的抗碳化性優(yōu)于摻復(fù)合型摻合料混凝土，碳化深度隨取代量增加而增加。1.3 研究的目的與意義國內(nèi)外關(guān)于高性能混凝土的成果很多，但是針對抗碳化性能的系統(tǒng)性研究成果比較少；另外，碳化不像凍融和鹽溶液侵蝕，只在特定的環(huán)境下才會(huì)發(fā)生，大氣中的co2和水造成碳化每時(shí)每刻都在發(fā)生，并且嚴(yán)重影響著混凝土的耐久性，不少學(xué)者針對單摻粉煤灰、硅灰、礦渣微粉、磨細(xì)鋼渣粉的混凝土碳化性能開

46、展了很多研究，結(jié)果表明單摻這些摻合料會(huì)明顯的降低混凝土的碳化性能，但對于摻加復(fù)合型摻合料的高性能混凝土抗碳化性能的研究還不夠深入。程宇科11通過對比試驗(yàn)的方法主要研究了水膠比、養(yǎng)護(hù)時(shí)間、礦物摻合料種類等因素對混凝土碳化的影響。在程宇科的研究基礎(chǔ)上，本文對摻復(fù)合型摻合料的高性能混凝土進(jìn)行系統(tǒng)性的碳化研究，研究成果將對維護(hù)混凝土保護(hù)層性能，提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性具有重要的理論和實(shí)際意義。1.4 主要研究內(nèi)容本論文在前面所取得的研究成果基礎(chǔ)上，采用磨細(xì)鋼渣粉、粉煤灰、礦粉和硅灰配制復(fù)合型摻合料，進(jìn)一步研究復(fù)合型摻合料對混凝土性能的影響，主要內(nèi)容包括：(1) 采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以摻合料總?cè)〈?、?/p>

47、合料比例、水膠比作為試驗(yàn)因素，研究上述因素對摻復(fù)合型摻合料混凝土不同齡期的抗碳化性能的影響。(2) 依據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果，采用對比試驗(yàn)方法，測定主要因素作用下的復(fù)合型摻合料混凝土的抗碳化性能，并與單摻、雙摻、三摻摻合料的混凝土作對比，分析比較隨著摻合料品種的增加和摻合料比例的調(diào)整，混凝土各項(xiàng)耐久性指標(biāo)的改善程度。第2章 混凝土碳化原理及試驗(yàn)方法 2.1 概述混凝土的碳化又稱中性化，是指環(huán)境中的co2和水與混凝土內(nèi)水泥石中氫氧化鈣反應(yīng)，生成碳酸鈣和水，從而使混凝土堿度降低的現(xiàn)象。通常情況下，早期混凝土具有很高的堿性，其ph值一般大于12，這樣就在鋼筋表面形成一層鈍化膜，能夠阻止混凝土中鋼筋發(fā)生銹蝕。

48、混凝土發(fā)生碳化的最直接結(jié)果就是降低了混凝土內(nèi)部的ph值，導(dǎo)致鋼筋因失去堿性保護(hù)而銹蝕，碳化收縮還會(huì)引起微細(xì)裂縫，使混凝土強(qiáng)度降低。碳化初期對混凝土的性能也有有利的影響，表層混凝土碳化時(shí)生成的碳酸鈣，可填充水泥石的孔隙，提高密實(shí)度，對防止有害介質(zhì)的侵入具有一定的緩沖作用。但是繼續(xù)碳化會(huì)使碳酸鈣變成碳酸氫鈣，為微溶的化合物，溶出后使孔隙率增加，降低了混凝土抵抗其他化學(xué)侵蝕的能力21。(1) 混凝土碳化機(jī)理硅酸鹽水泥熟料的主要礦物成分是硅酸三鈣(3caosio2)、硅酸二鈣(2caosio2)、鋁酸三鈣(3caoa12o3)、鐵鋁酸四鈣(4caoa12o3fe2o3)及石膏等，其水化產(chǎn)物為高堿性水化

49、硅酸鈣(約占60%)、氫氧化鈣(約占25%)、水化鋁酸鈣、水化硫鋁酸鈣等，充分水化后，混凝土孔隙水溶液為ca(oh)2的飽和溶液，其ph值約為1213，呈強(qiáng)堿性。大氣中的co2通過孔隙向混凝土內(nèi)部擴(kuò)散，并溶解于孔隙內(nèi)的液相，在孔隙溶液中與水泥水化過程中此時(shí)的可碳化物質(zhì)發(fā)生碳化反應(yīng)，生成caco3。caco3溶解度低，沉積于毛細(xì)孔中，毛細(xì)孔中ca(oh)2補(bǔ)充溶解為ca2+和 oh-，反向擴(kuò)散到孔隙液中，與繼續(xù)擴(kuò)散進(jìn)來的co2反應(yīng)，一直到附近水泥石中的ca(oh)2和水化硅酸鈣凝膠體均與co2發(fā)生上述中和反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物將周圍毛細(xì)孔堵塞，表明這層混凝土的毛細(xì)孔中不再進(jìn)行上述中和反應(yīng)。此時(shí)該層孔隙液

50、的ph值降為8.59.0，即所謂“已碳化”。當(dāng)該層混凝土表面碳化后，大氣中的co2繼續(xù)沿混凝土中未完全充水的毛細(xì)孔道向混凝土深處氣相擴(kuò)散，更深入地進(jìn)行碳化反應(yīng)?；炷撂蓟闹饕瘜W(xué)反應(yīng)如下：co2+h2oh2co3ca(oh)2+h2co3caco3+h2o3cao2sio23h2o+3 h2co33caco3+2 sio2+6h2ocaco3+ co2+h2oca(hco3)2(2) 碳化對混凝土的影響混凝土發(fā)生碳化最直接的影響就是導(dǎo)致混凝土堿度的降低，taylor22指出已碳化混凝土的ph低于8.5，低于鋼筋表面鈍化膜穩(wěn)定存在的ph=11.5。因此當(dāng)混凝土碳化達(dá)到鋼筋表面時(shí)，在水與空氣及其

51、他腐蝕介質(zhì)的條件下，鋼筋表面的鈍化膜就會(huì)被破壞，體積膨脹導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂紋，腐蝕物質(zhì)從裂紋處進(jìn)一步侵入，從而加速了混凝土破壞。碳化對混凝土產(chǎn)生的負(fù)面影響還會(huì)使混凝土產(chǎn)生不可逆收縮，相關(guān)研究表明24碳化引起的收縮值與環(huán)境濕度密切相關(guān)；一般認(rèn)為在相對濕度50的環(huán)境中，碳化收縮最大。這種不可逆收縮增加了混凝土因收縮而導(dǎo)致開裂的概率。由于空氣中的co2濃度較低，實(shí)際碳化速度很慢，碳化收縮本身引起混凝土收縮開裂的可能性不大，通常在一年以后才會(huì)使混凝土表面產(chǎn)生很細(xì)微的裂縫。(3) 影響混凝土碳化速度的因素混凝土碳化的速度取決于co2的擴(kuò)散速度以及與混凝土成分的反應(yīng)性。而co2的擴(kuò)散速度主要受混凝土的密實(shí)度

52、、環(huán)境中co2的濃度、環(huán)境溫濕度等條件的影響，這些影響因素可以歸納為內(nèi)部因素和外部因素兩個(gè)方面。其中內(nèi)部因素有水泥用量、水泥品種、水灰比(w/c)、集料品種和級配；外部因素有施工質(zhì)量及養(yǎng)護(hù)方法、外界溫濕度的以及co2濃度的影響。2.2 基準(zhǔn)混凝土配合比設(shè)計(jì)混凝土配合比設(shè)計(jì)的任務(wù)，就是根據(jù)原材料的技術(shù)性能及施工條件，合理選擇原材料，并確定出能滿足工程需要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的各項(xiàng)組成材料的用量。其基本要求是：滿足混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的強(qiáng)度等級，滿足施工所要求的混凝土拌合物的和易性，滿足混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的耐久性要求指標(biāo)。同時(shí)，要在滿足材料性能要求的前提下，節(jié)約水泥，降低成本。而高性能混凝土是一種新型的高技術(shù)混凝土，以耐久性為主要設(shè)計(jì)指標(biāo)，針對不同的用途和要求，在混凝土的工作性、強(qiáng)度、適用性