【正文】 表 55 三元復(fù)合型摻合料(鋼渣粉:粉煤灰:礦粉)正交試驗因素水平列表因素ABC取代量(%)磨細鋼渣粉：粉煤灰：礦渣微粉水膠比水平1201:2:22301:2:33401:3:2根據(jù)正交方案, 計算出每立方米混凝土所需的各種試驗材料用量。表 49 磨細鋼渣粉和礦渣微粉正交試驗因素水平列表因素ABC取代量(%)磨細鋼渣與礦渣微粉比例水膠比水平1201:12301:23401:3根據(jù)正交方案, 計算出每立方米混凝土所需的各種試驗材料用量如表 410。 kg/m3， kg/m3，減水劑用量為 kg/m3。全面試驗雖然可以反映試驗考察范圍的全面情況，但是試驗次數(shù)太多，如果是四因素三水平的試驗，全面試驗就要做81組。將摻不同品種混凝土在相同碳化時間的碳化深度與摻量的關(guān)系繪制曲線圖，如圖31和圖32 所示。并根據(jù)所測二氧化碳濃度隨時調(diào)節(jié)其流量。本試驗混凝土試件尺寸為100mm100mm100mm。(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的擴散速度以及與混凝土成分的反應(yīng)性。SiO2)、硅酸二鈣(2CaO結(jié)果表明，隨著齡期的發(fā)展，各項力學(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。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。混凝土受到壓應(yīng)力，內(nèi)部大量的微細裂縫閉合或是寬度減小，這抑制了二氧化碳的擴散，碳化速度減慢。輕骨料和人造骨料本身孔隙較大，有利于CO2氣體擴散，會加速碳化過程。（3）摻合料的影響礦物摻合料特別是磨細礦物摻合料，用作混凝土的摻合料能夠改善或提高混凝土的綜合性能，其作用機理在于磨細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)。我國在混凝土碳化方面的研究起步較晚，從20世紀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、長期暴露試驗以及實際工程調(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。高性能混凝土在配制上的主要特點是水膠比低，必須摻加足夠數(shù)量的礦物摻和料和高效外加劑。然而鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)并不是十全十美的，事實上從混凝土應(yīng)用于土木工程至今的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不到預(yù)定的服役年限。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工作；完成摻三元復(fù)合摻合料混凝土的碳化試驗工作；總結(jié)四種不同摻合料混凝土配合比試驗過程中所存在的問題以及抗碳化性能的對比工作并進行總結(jié)。存在的具體問題 ①論文在撰寫過程中內(nèi)容連貫性存在問題，相關(guān)文獻資料的整理工作量大。這其中有的是由于結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗力不足導(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。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。從混凝土碳化的機理可知，影響碳化的最主要因素，是混凝土本身的密實性和堿性儲備的大小，即混凝土的滲透性及其Ca(OH)2等堿性物質(zhì)的含量。混凝土中摻入的粉煤灰、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。一般來說普通混凝土的抗碳化性能最好。但是當壓力超過一定的限值時，會引起混凝土內(nèi)部新的裂紋的發(fā)展，從而加速碳化。2 微晶核效應(yīng)磨細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，從而使混凝土具有較好的力學(xué)性能。趙蘇政[19]研究了摻磨細鋼渣粉、礦渣微粉、粉煤灰的復(fù)合型摻合料混凝土的耐久性。SiO2)、鋁酸三鈣(3CaO而CO2的擴散速度主要受混凝土的密實度、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方面。試件一般應(yīng)標準養(yǎng)護至28 天進行碳化，采用摻合料的混凝土可根據(jù)其特性決定碳化前的養(yǎng)護齡期。去濕用的硅膠應(yīng)經(jīng)常更換。圖31 碳化14天的碳化深度對比曲線圖 32 碳化28天的碳化深度對比曲線由圖31和圖32可以看出：在碳化時間為14d和28d，且摻量為5%時，摻不同品種摻合料混凝土的碳化深度都較小，與基準混凝土的碳化深度相接近，隨著摻合料摻量的增大混凝土碳化深度也相應(yīng)增大，在碳化14d時，增大的幅度不明顯，但在碳化28d時，增大的幅度比較明顯。而正交試驗設(shè)計是按照正交表選點，只要做9組試驗就可以全面反映整個情況，所選取的9個點是均衡分散的，因此有很強的代表性。表 41 磨細鋼渣粉和硅灰正交試驗因素水平列表因素ABC取代量(%)磨細鋼渣與硅灰比例水膠比水平1202:12303:13404:1根據(jù)正交方案, 計算出每立方米混凝土所需的各種試驗材料用量, 見表 42。表 410 每立方米混凝土材料用量表(kg)試驗號水泥取代量(%)比例水膠比鋼渣粉粉煤灰水E1201:1E2201:2E3201:3E4301:1E5301:2E6301:3E7401:1E8401:2E9401:3按表 46 配制混凝土試件，養(yǎng)護28d后進行碳化試驗，試驗結(jié)果見表 411，極差分析結(jié)果見表 412。表 56 每立方米混凝土材料用量表(kg)試驗號水泥取代量(%)比例水膠比鋼渣粉粉煤灰礦粉水I1201:2:2I2201:2:3I3201:3:2I4301:2:2I5301:2:3I6301:3:2I7401:2:2I8401:2:3I9401:3:2按表 56 配制混凝土試件，養(yǎng)護28d后進行碳化試驗，試驗結(jié)果見表 57，極差分析結(jié)果見表 58。 kg/m3， kg/m3， kg/m3， kg/m3。 kg/m3， kg/m3， kg/m3， kg/m3。(1) 磨細鋼渣粉和硅灰復(fù)合正交試驗的因素和水平見表 41，采用L9(33)正交表，各組配比和材料用量見表 42。正交試驗設(shè)計具有兩大特點[26]：(1) 均衡分散性：以一個三因素三水平的試驗為例，如果要求各個因素的所有水平之間都在試驗中相遇，就有27個試驗條件，這種試驗方法成為全面試驗。由于摻合料的二次水化反應(yīng)需要消耗Ca(OH)2，一方面摻合料摻量越大，水泥水化形成的Ca(OH)2就越少；另一方面摻合料摻量越大，摻合料二次水化消耗的Ca(OH)2就越多，所以兩方面的原因造成摻量越大，混凝土中Ca(OH)2含量越低，漿體中氫氧化鈣儲備越少，混凝土就越容易被碳化。一般在第一、二天每隔兩小時測定一次，以后隔4小時測定一次。本文以碳化深度為其評價指標。由于空氣中的CO2濃度較低，實際碳化速度很慢，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使混凝土表面產(chǎn)生很細微的裂縫。(1) 混凝土碳化機理硅酸鹽水泥熟料的主要礦物成分是硅酸三鈣(3CaO李懿[18]研究了摻磨細鋼渣粉、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，用于配制復(fù)合型摻合料混凝土，研究其抗壓強度、劈裂抗拉強度、抗折強度、彈性模量及干燥收縮隨齡期的發(fā)展規(guī)律。同時還能降低標準稠度下的用水量，在保持相同用水量的情況下又可增加流動度，因此改善和易性?；炷潦艿嚼瓚?yīng)力，混凝土內(nèi)部的微細裂縫擴展，使二氧化碳容易擴散，碳化速度加快。所以骨料的品種及顆粒級配能影響混凝土的碳化速度。一般情況下，水泥用量越大，碳化速度越慢[5]。基于這些研究成果，各國工程界相繼都把碳化作為混凝土耐久性的一個主要方面納入了設(shè)計規(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，國際水泥化學(xué)會議也報導(dǎo)了混凝土碳化研究的進展，并且每次都有相當數(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算模型。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。1900年，萬國博覽會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世界景觀的重要材料。根據(jù)基準混凝土配合比，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論文格式、排版等不規(guī)范。1988年，我國的一項抽樣調(diào)查結(jié)果表明，大約有40%混凝土碳化深度已達鋼筋表面，在潮濕環(huán)境下建筑物中90％構(gòu)件內(nèi)鋼筋已經(jīng)銹蝕，不僅嚴重影響交通和安全，而且造成巨大的浪費?，F(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、磨細石灰石粉等作為摻和料的情況。影響混凝土碳化的因素主要分為三個方面：材料因素、環(huán)境因素和施工因素[4]。隨著粉煤灰摻量增加，混凝土抗碳化能力下降。（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。涂永明、呂志濤[10]對不同應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土進行碳化試驗發(fā)現(xiàn)：，拉應(yīng)力可促進碳化，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。混凝土中摻入磨細礦物摻合料，在混凝土內(nèi)部的堿環(huán)境中，磨細礦物摻合料吸收水泥水化時形成的氫氧化鈣，且能促進水泥進一步水化生成更多有利的CSH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。研究表明，摻合料的摻量在30％～50％變化時，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，抗碳化性能反而下降，耐腐蝕性能在40％最優(yōu)。A12O3)、鐵鋁酸四鈣(4CaO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)護方法、外界溫濕度的以及CO2濃度的影響。應(yīng)在碳化前2 天從養(yǎng)護室取出；然后在60℃烘箱內(nèi)烘48小時。(4) 碳化到了128天時，各取出試件，破型以測定其碳化深度。其中摻磨細鋼渣粉混凝土的碳化深度最大，摻硅灰混凝土的碳化深度最小，表明摻硅灰混凝土的抗碳化性較好，這是因為硅灰顆粒粒徑細小，比表面積較大，對水有較強的敏感性，在水泥早期的水化反應(yīng)中表現(xiàn)出較高的火山灰活性，并可以填充其他摻合料和水泥顆粒的間隙中發(fā)揮其微集料效應(yīng)，所以摻有硅灰的混凝土具有致密的結(jié)構(gòu)，可以很好的抑制CO2侵入混凝土結(jié)構(gòu)。(2) 整齊可比性：仍以三因素三水平的試驗方案為例，我們是在其他因素有規(guī)則地變化下比較某一因素的三水平的。表 42 每立方米混凝土材料用量表(kg)試驗號水泥取代量(%)比例水膠比鋼渣粉硅灰水D1202:1D2203:1D3204:1D4302:1D5303:1D6304:1D7402:1D8403:1D9404:1按表 42 配制混凝土試件，養(yǎng)護28d后進行碳化試驗，試驗結(jié)果見表 43，極差分析結(jié)果見表 44。表 411 磨細鋼渣粉與礦渣微粉復(fù)合摻合料混凝土碳化試驗結(jié)果試驗編號不同碳化時間的碳化深度(mm)3天7天14天28天A1A2A3E1E2E3E4E5E6E7E8E9表 412 磨細鋼渣粉和礦渣微粉復(fù)合摻合料混凝土的碳化深度極差分析齡期(d)碳化深度平均值(mm)取代量A比例B水膠比C3dK1K2K3R7dK14. 37K2K3R14dK1K2K3R28dK1K2K3R由上表可得出如下結(jié)論: (a) 摻磨細鋼渣粉和礦渣微粉的混凝土抗碳化性比較一般，但較基準混凝土還是提高不少。表 57 磨細鋼渣粉、粉煤灰、礦渣微粉復(fù)合摻合料碳化試驗結(jié)果試驗編號不同碳化時間的碳化深度(mm)3天7天14天28天A1A2A3I1I2I3I4I5I6I7