偏高嶺土成分對混凝土抗碳化性能的提升,建筑工程論文

偏高嶺土成分對混凝土抗碳化性能的提升,建筑工程論文混凝土作為土木工程中不可或缺、用處最為廣泛的建筑材料，在其耐久性、施工性、強(qiáng)度等方面均進(jìn)行了大量的研究[1-3],尤其是混凝土的耐久性問題已經(jīng)成為世界各國材料科學(xué)工作者不斷研究、探尋求索的重要課題?；炷翉臐仓r(shí)候起就遭到碳化、堿骨料反映、凍害、鹽害等毀壞，華而不實(shí)碳化現(xiàn)象最為常見。混凝土被碳化之后，混凝土的堿度降低，導(dǎo)致構(gòu)造的延性下降。已經(jīng)有研究表示清楚[4]:混凝土的孔隙越小、密實(shí)度越高、堿性物質(zhì)含量越大，抗碳化性能越好?；炷恋奶蓟且环N化學(xué)腐蝕[5],可以從混凝土的組分方面入手進(jìn)行改性研究，當(dāng)前研究者們用偏高嶺土作為礦物摻和料和膠凝材料，制備高性能混凝土已經(jīng)獲得了進(jìn)展[6-8],經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，用堿激發(fā)偏高嶺土能構(gòu)成一種新型堿膠凝材料，這種材料是一種高活性火山灰材料，其火山灰活性與硅灰類似，故可以以作為礦物摻合料[9-10].因而，使用偏高嶺土作為混凝土摻合料是改善混凝土性能的新思路。廣西高嶺土的儲量特別豐富，偏高嶺土是將純細(xì)高嶺土進(jìn)行剝片處理后再進(jìn)行煅燒處理后的產(chǎn)物，其應(yīng)用主要在涂料、造紙、塑料、橡膠、高級耐火材料等領(lǐng)域，也有將偏高嶺土作為礦物摻合料摻入混凝土中的實(shí)驗(yàn)報(bào)告[11-13],然而將偏高嶺土摻入混凝土中作為提高其抗碳化性能方面的相關(guān)研究實(shí)驗(yàn)卻極少；因而，為了有效提高混凝土的抗碳化性能并充分利用廣西高嶺土含量豐富的特點(diǎn)，在制備混凝土的成分上添加經(jīng)過剝片、煅燒處理后的偏高嶺土，并測試其碳化指數(shù)，以探究偏高嶺土成分對混凝土抗碳化性能的影響。1試驗(yàn)方式方法1.1原材料本試驗(yàn)用海螺牌PⅡ42.5型水泥，偏高嶺土，選用Ⅱ級粉煤灰，礦渣粉，聚羧酸減水劑〔減水率不宜低于20%〕，標(biāo)準(zhǔn)石英砂，粗骨料采用5mm~20mm的石灰石礦，混凝土拌合用水采用實(shí)驗(yàn)室自來水，水質(zhì)符合技術(shù)要求。1.2試件制作及試驗(yàn)方式方法首先將純細(xì)高嶺土進(jìn)行自然剝片、水洗、過濾、烘干處理后放在行星球磨機(jī)的不銹鋼罐內(nèi)研磨2h.將研磨后的偏高嶺土置于SX-12-16型高溫爐中，煅燒高嶺土粉末，得到剝片后的偏高嶺土。為了研究混凝土的抗碳化性能，在水膠比為0.3的情況下，根據(jù)粉煤灰和偏高嶺土不同摻量，設(shè)計(jì)了多組混凝土，詳細(xì)配合比見表1.根據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)GBT50082-2018(普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方式方法標(biāo)準(zhǔn)〕規(guī)定，混凝土試件尺寸采用100mm100mm300mm,3塊為一組，成型后24h后拆模，采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，自然養(yǎng)護(hù)60d.試件在試驗(yàn)前2d從標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室取出，然后在60℃溫度下烘48h,烘干處理后，使試件沿長度方向的側(cè)面暴露，其余外表用加熱的石蠟密封，暴露的側(cè)面沿長度方向用鉛筆畫出間隔10mm的平行線，作為碳化深度的測量點(diǎn)。在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，將處理后的試件暴露的側(cè)面向上，放入加速碳化箱中進(jìn)行CO2濃度碳化，設(shè)計(jì)溫度在〔205〕℃范圍內(nèi)，相對濕度為〔703〕%,分別在碳化的時(shí)間為3d,7d,14d,21d,28d,42d,56d時(shí)用酚酞指示劑法測試其碳化深度。2結(jié)果與討論圖1~圖4分別展示了礦物摻合料總摻量為40%,35%,30%,25%時(shí)，偏高嶺土摻量對混凝土碳化深度的影響。從圖1~圖4可得出，隨著偏高嶺土含量的增加，混凝土的抗碳化性能也相應(yīng)的提高。這是由于偏高嶺土作為摻合料，其作用機(jī)理主要有化學(xué)反響性、界面加強(qiáng)性、微集料效應(yīng)和增塑效應(yīng)等。華而不實(shí)偏高嶺土中的活性主要是通過華而不實(shí)的A12O3和SiO2與CaO通過水化反響進(jìn)行，混凝土的堿含量會降低；界面加強(qiáng)性是由于偏高嶺土填充界面處的孔隙，加強(qiáng)了其界面性，改善了混凝土界面的薄弱區(qū)；微集料效應(yīng)是指偏高嶺土填充在漿體的空隙中提高密實(shí)度；增塑效應(yīng)是指偏高嶺土具有增加漿體的流動(dòng)性作用，用于以改善漿體的流動(dòng)性。而且試驗(yàn)中的偏高嶺土經(jīng)過剝片處理后，使得粒徑更小，與沒有剝片的偏高嶺土相比更有助于填充。從圖1~圖4可以以看出，在礦物摻合料比例在40%,35%,30%,25%情況下，前期碳化速度比擬快，但隨著時(shí)間的延長，后期混凝土的碳化速度會有所下降。這是由于偏高嶺土和粉煤灰都是具有潛在活性的火山灰摻和料，由具有活性的SiO2和A12O3組成的，在水化反響中，SiO2和Al2O3與Ca〔OH〕2反響，化學(xué)反響的生成產(chǎn)物C-S-H凝膠，一部分包裹在粉煤灰顆粒的外表；另一部分則填充在水泥水化產(chǎn)物與C-S-H凝膠間的間隙，起到了填充作用，一定程度上阻礙了CO2的浸透，隨著時(shí)間的推移，填充效果更為明顯，使得抗碳化性能提高，表現(xiàn)為后期混凝土的碳化速度相對較小。為了更好的展示偏高嶺土成分對混凝土抗碳化性能的影響，表2列出了混凝土碳化深度數(shù)據(jù)。如表2所示，在礦物摻合料總摻量為35%,偏高嶺土摻量15%,混凝土碳化齡期21d時(shí)，碳化深度較未摻入偏高嶺土降低了4.6mm,混凝土抗碳化能力到達(dá)最大值為38.02%,表示清楚這種配比下所得到的抗碳化能力最強(qiáng)。3結(jié)論為了改善混凝土的抗碳化性能，利用廣西高嶺土含量豐富的有利條件，對摻入偏高嶺土成分的混凝土試件進(jìn)行碳化實(shí)驗(yàn)。通過碳化試驗(yàn)，得出結(jié)論：隨著礦物摻合料偏高嶺土摻量的增加，混凝土的抗碳化性能會相應(yīng)的提高，尤其是總摻量為35%,偏高嶺土占15%時(shí)，混凝土的抗碳化性能與沒有摻入偏高嶺土相比，提高了38.02%.以下為參考文獻(xiàn)：[1]蔣麗娜?；炷猎趩屋S受力時(shí)的應(yīng)力、應(yīng)變分析[J].廣西工學(xué)院學(xué)報(bào)，1995〔2〕：18-24.[2]勞毅。施工現(xiàn)場混凝土強(qiáng)度檢測方式方法的試驗(yàn)研究[J].廣西工學(xué)院學(xué)報(bào)，2008〔3〕：66-70.[3]陳正，楊綠峰?；炷林袊入x子擴(kuò)散的補(bǔ)償長度[J].廣西工學(xué)院學(xué)報(bào)，2018〔3〕：8-12,22.[4]李春暉，牛荻濤，宋華。復(fù)摻礦物摻合料混凝土碳化試驗(yàn)研究