【正文】 (c) 當(dāng)配合比為取代量20%、比例1:3:，磨細(xì)鋼渣粉、粉煤灰和礦渣微粉復(fù)合摻合料混凝土的抗碳化性能比較好。(c) 極差分析表明，對(duì)混凝土碳化性能的影響程度由大到小分別是取代量、水膠比、礦物摻合料比例。當(dāng)配合比為取代量20%，摻合料比例1:1，磨細(xì)鋼渣粉和礦渣微粉復(fù)合合料混凝土抗碳化性能比較好。(b) 極差分析表明，影響混凝土碳化性能最主要的因素是取代量，隨著齡期的增長(zhǎng)，水膠比因素對(duì)碳化的影響不再明顯。(b) 根據(jù)極差分析得到最佳配合比為：礦物摻合料取代量為20%，磨細(xì)鋼渣粉和硅灰的比例為2:1。本文采用極差分析法對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。這個(gè)規(guī)律對(duì)B因素、C因素也是如此。(c) 摻單一品種摻合料混凝土的抗壓強(qiáng)度與抗碳化性之間有一定的聯(lián)系，對(duì)同一品種摻合料而言，總體上具有抗壓強(qiáng)度高，碳化深度就小的特點(diǎn)，一般抗壓強(qiáng)度較高的混凝土密實(shí)性較好，對(duì)混凝土的抗碳化性能有利。這是因?yàn)樗嗨磻?yīng)不斷進(jìn)行，養(yǎng)護(hù)時(shí)間越長(zhǎng)，混凝土結(jié)構(gòu)更加致密。表 32 養(yǎng)護(hù)28天混凝土碳化試驗(yàn)結(jié)果摻合料試驗(yàn)編號(hào)取代量(%)不同碳化時(shí)間的碳化深度(mm)3天7天14天28天A20粉煤灰F15F210F315硅灰H15H210H315礦渣微粉K15K210K315磨細(xì)鋼渣粉G15G210G315試驗(yàn)結(jié)果表明，碳化深度隨碳化時(shí)間的增加而增大，而且碳化時(shí)間越長(zhǎng)，碳化深度增大的幅度也越明顯。立方體試件只作一次檢驗(yàn)，劈開(kāi)后不再放回碳化箱重復(fù)使用。碳化試驗(yàn)應(yīng)在 20177。在側(cè)面上順長(zhǎng)度方向用鉛筆以10毫米間距畫(huà)出平行線，以預(yù)定碳化深度的測(cè)量點(diǎn)。用全計(jì)算方法計(jì)算的材料用量如表21所示，砂率為38%。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(jí)，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)。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。Fe2O3)及石膏等，其水化產(chǎn)物為高堿性水化硅酸鈣(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12～13，呈強(qiáng)堿性?；炷涟l(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。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， 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。近年來(lái)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(shū)、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)合物，配制出C60～C70的高性能混凝土。在礦物摻合料研究方面，發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)廢渣利用率雖較高，但大多用于回填和道路基層材料，對(duì)多種廢渣復(fù)合配制混凝土摻合料的研究較少，我國(guó)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。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。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。徐道富[9]的試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)環(huán)境相對(duì)濕度和混凝土的碳化速度二者近似呈反比關(guān)系。文獻(xiàn)的研究發(fā)現(xiàn)：增大覆蓋層厚度和提高覆蓋層的密實(shí)度是有效地延緩碳化的手段。（5）骨料品種與級(jí)配的影響骨料的品種和顆粒級(jí)配影響混凝土的密實(shí)度，從而影響到碳化速度。混凝土中摻入粉煤灰有正負(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。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。（1）水灰比的影響水灰比對(duì)混凝土碳化速度影響極大。 國(guó)內(nèi)外的研究概況20 世紀(jì) 60 年代，國(guó)際上一些發(fā)達(dá)國(guó)家就開(kāi)始重視混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)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。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界對(duì)混凝土碳化問(wèn)題的研究非常關(guān)注，僅1991～1998年期間，據(jù)美國(guó)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。(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。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(lái)越廣泛。本文通過(guò)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(duì)于有抗碳化要求混凝土的配合比方案。 長(zhǎng)沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯評(píng)審表學(xué)生姓名張三考籍號(hào)91221234555班級(jí)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(wèn)題及回答的簡(jiǎn)要情況記錄：會(huì)議主持人：記 錄 人：年 月 日 長(zhǎng)沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯評(píng)審表成績(jī)?cè)u(píng)定評(píng)定內(nèi)容分值 　　　評(píng)　　　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(yǔ)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。進(jìn)度安排起止日期工作內(nèi)容2012年9月22日2012年10月1日查資料，明確研究?jī)?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(cè)試方法，完成任務(wù)書(shū)和開(kāi)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(cè)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)〈俊胶狭媳壤?、水膠比作為試驗(yàn)因素，研究上述因素對(duì)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(duì)比試驗(yàn)方法，測(cè)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(duì)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(xiě)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,[J]..[2] 譚偉,堯國(guó)皇,黃用軍,[J]..[3] ,[M].吳科如，張雄，:.[4] HOUSTYF, FOLKER H. Wittmann. Influence of porosity and water content on the diffusivity of CO2 and O2 through hydrated cement paste[J].Cement and Concrete Research,1994.[5] PARROTTA L J, KILLOH D C. Carbonation in a 36 year old[J].Cement and Concrete Research,1989.[6] [J].硅酸鹽通報(bào),1989.[7] 、化學(xué)腐蝕和碳化作用及其復(fù)合對(duì)混凝土抗凍性的影響[J].硅酸鹽通報(bào),2005.[8] 李果,袁迎曙,[J].混凝土,2004.[9] [J].西部探礦工程,2005.[10] 涂永明,[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào),2003.[11] [D].南京林業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文,.[12] 施惠生,[M].中國(guó)建材工業(yè)出版社 .[13] .[D].南京林業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文,長(zhǎng) 沙 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告助學(xué)點(diǎn)長(zhǎng)沙學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院班級(jí)交通土建工程學(xué)生姓名張三指導(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(duì)于有抗碳化要求混凝土的配合比方案簡(jiǎn)述開(kāi)題以來(lái)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(guò)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(duì)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，砂率38%，%。40報(bào)告過(guò)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。關(guān)鍵詞：復(fù)合型摻合料，高性能混凝土，碳化 33 長(zhǎng)沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)ABSTRACTIn recent years, the durability of concrete structures has entered a new stage. Many factors 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。在未來(lái)的幾十年里，海底隧道、海上采油平臺(tái)、污水管道、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(duì)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。(3) 采用先進(jìn)生產(chǎn)工藝，對(duì)大量建筑垃圾進(jìn)行資源化處理，使之成為可利用的再生混凝土骨料，減少對(duì)天然砂石的開(kāi)采。這些研究，對(duì)認(rèn)識(shí)碳化的機(jī)理、延緩碳化的發(fā)展、評(píng)估碳化的危害以及對(duì)碳化結(jié)構(gòu)的維修等方面都具有積極意義。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)。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。水泥用量也直接影響到混凝土中可碳化物質(zhì)的含量。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，使碳化速度加快。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。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(duì)延遲混凝土的碳化是很有效的。（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)散速度和碳化反應(yīng)速率也加快，因而碳化速度加快。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。其值取決于超細(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。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)。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(duì)后期強(qiáng)度的提高很重要，尤其是28 天和60天強(qiáng)度增長(zhǎng)較大，但180天比60天增長(zhǎng)幅度小。 研究的目的與意義國(guó)內(nèi)外關(guān)于高性能混凝土的成果很多，但是針對(duì)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(duì)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(kāi)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(duì)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。碳化初期對(duì)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(duì)防止有害介質(zhì)的侵入具有一定的緩沖作用。大氣中的CO2通過(guò)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(guò)程中此時(shí)的可碳化物質(zhì)發(fā)生碳化反應(yīng)，生成CaCO3。碳化對(duì)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(duì)濕度50％的環(huán)境中，碳化收縮最大。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。表21 基準(zhǔn)混凝土設(shè)計(jì)配合比試驗(yàn)材料每立方米混凝土的用量(Kg)膠凝材料