掺膨胀剂粉煤灰混凝土的碳化性能与微观机理

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发布时间：2021-11-20

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混凝土的抗碳化性能是其耐久性研究的重要内容。研究了复掺膨胀剂和粉煤灰对混凝土抗碳化能力的影响规律，并通过
压汞分析、热重一差示扫描量热 (TG—DSC)分析等微观分析方法研究碳化反应前后混凝土微结构的改变。研究结果表明：大掺量粉煤
灰将降低混凝土内部 Ca(OH) 含量，加速混凝土的碳化，掺人膨胀剂加速粉煤灰混凝土的碳化速率。掺人粉煤灰能减小混凝土大孔
的分布，转化成为小孔，对混凝土的孔结构分布具有明显的改善作用。膨胀剂的掺入会增加粉煤灰混凝土的孔隙率及大孔分布，并
加速碳化速率。混凝土的 Ca(0H) 含量是影响粉煤灰混凝土碳化速率的主要因素。膨胀剂引起粉煤灰混凝土的孔结构改变，进而影
响其抗碳化性能。
关键词：膨胀剂；粉煤灰混凝土；碳化；热重一差示扫描量热分析；压汞分析
中图分类号： TU528．042．4 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2011)02—0000—00
Carbonation of fly ash concrete w ith expansive adm ixtures
SHUIZhong-he ，TU Liu—qingr’一，X U W en—bing~,M A Jun—tao
(1．School ofMaterials Science and Engineering，Wuhan University and Technology，Wuhan 430070，China；
2．CCCCWuhanHarbourEngineeringDesign andResearchCo．，Ltd．，Wuhan 430071，China)
Abstract： Carbonation resistance of concrete is an important part of concrete durability．This paper m ainly studies the complex mixed with ex·
pansive agent and fly ash on the carbonation resistance ofconcrete discipline，and analyzes microstructure changes ofconcrete before and aRer carbonation by mercury intrusion analysis，thermogravimetric—differential thermal scanning (TG—DSC)coupled analysis methods．The resul~ show
that high volume flya鸯h concrete will reduce the intemal Ca(OH)2 content，and accelerate carbonation ofconcrete，meanwhile，expansive admixture
will accelerate carbonation of fly ash concrete．Fly ash can reduce the large pore distribution of concrete，an d translated into small holes，which
markedly improves the pore structure distribution ofconcrete．Expansive agent will increase the porosity offly ash concrete and large pore distdbu
tion，an d speedupthe carbonation rate．TheCa(OH)2contentofconcreteisthemainfactoroncontrollingcarbonation rate．Expansiveagentwi llcause
the pore structure chan ges an d affect the carbonation ability offly ash concrete further．
Keyw ords： expansive admixture；flyash concrete；carbonation；TG—DSC；mercaryintrusion analysis
0 引言
混凝土的碳化是指空气中的二氧化碳(CO )渗透到混凝土
内部，与水泥水化产物发生化学反应而使混凝土碱度降低的过
程。它使混凝土失去对钢筋的保护作用，引起钢筋生锈。由于混
凝土的碳化是一个长期而缓慢的过程，在混凝土耐久性评估过
程中容易被忽视。在一些地下空间(如停车场、办公区、购物区、
餐厅等)中，空气中的 CO 含量较大气高出数倍『l1。混凝土长期
暴露在这种高 CO 浓度的环境中，碳化反应加速，混凝土结构
的钢筋锈蚀问题更为突出，严重影响了结构安全和使用寿命目。
现代混凝土工程广泛使用各种高性能的矿物掺合料，如磨
细矿渣微粉和粉煤灰。这些矿物掺合料一方面可以大幅降低混
凝土的成本，另一方面也可以改善混凝土的各种性能，提高混
凝土的性价比。尤其是优质粉煤灰的使用，不仅可以改善新拌
混凝土的工作性，还可以提高混凝土的某些长期性能。
但是，由于粉煤灰的二次水化作用将消耗水泥熟料水化产
生的氢氧化钙(Ca(OH) )，降低混凝土内部溶液的碱度，加速混
凝土的碳化速率，对钢筋混凝土耐久性造成不利影响。
膨胀剂由于具有补偿收缩的特性，在现在的混凝土工程中
的应用越来越广泛[10-12】。膨胀剂也常被用来改善粉煤灰混凝土
的体积变形，减少粉煤灰混凝土的收缩，保证混凝土工程的结
构稳定『l3_3 m。既有研究中，关于掺膨胀剂粉煤灰混凝土的抗碳化
性能研究还少见报道，赵顺增【等人的对此的研究表明在掺粉
煤灰的混凝土中加入适量膨胀剂，能够显著提高混凝土的抗碳
化能力，其原因主要是膨胀剂密实了混凝土结构和增加了体系
中 Ca(OH)2的含量。
本试验主要针对掺膨胀剂粉煤灰混凝土碳化过程中微观
结构的变化规律进行了研究，利用热重一差热耦合分析(TG．DSC)
技术测试碳化前后不同龄期混凝土内部 Ca(OH)：含量的变化，
通过压汞分析(M1P)~iJ试掺膨胀剂粉煤灰混凝土碳化前后孔隙
结构的改变规律，探讨和分析了掺膨胀剂粉煤灰混凝土的抗碳
化性能改变的机理。