养护湿度对补偿收缩混凝土碳化速率的影响

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发布时间：2021-09-03

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养护湿度对补偿收缩混凝土碳化速率的影响
马军涛，水中和，陈伟，徐文冰
(武汉理工大学材料科学与工程学院，湖北武汉430070)
摘要：在混凝土中掺入一定量膨胀剂可以减小混凝土收缩趋势、补偿收缩，而养护湿度对膨胀剂的补偿收缩效果具有决定性的影响。
研究了养护湿度对补偿收缩混凝土抗碳化能力的影响规律，并运用显微硬度分析和TG--DSC耦合分析等方法对其影响机理进行了探讨，
研究四种不同的养护制度(自然养护RH=60％、标准养护RH=90％、浸水养护3 d后自然养护和浸水养护7d后自然养护)对混凝土的强度
和加速碳化深度的影响。结果表明：养护条件对补偿收缩混凝土的碳化速率影响较为明显；自然养护条件下补偿收缩混凝土的碳化速率较
快，早期浸水养护3 d对混凝土的抗碳化能力无显著改善作用；浸水养护7 d后自然养护可较大程度提高混凝土抗碳化能力，碳化速率与
全龄期标准养护条件下补偿收缩混凝土的碳化速率接近。
关键词：补偿收缩混凝土；养护湿度；钙矾石反应；碳化速率
中图分类号： TU528．07 文献标志码： A 文章编号： l002—3550(2011)O1—0024．一04
Efect of curing humility on carbonation rate of shrinkage-compensating concrete
MA Jun—tao，SHUIZhong-he，CHEN Wei，XU Wen_b
(School ofMaterials Science and Engineering，Wuhan University ofTechnology，Wuhan 430070，China)
Abstract： Expansive admixture can compensatethe stwinkageofconcrete，whilethe relative humidityofcuring environmenthas significant el'-
fect on the shrinkage-compensating performance．This paper discusses the influence of environmental humidity orl carbonation rate of shrink —
age—compensating concrete．Micro—hardness analysis and TG-DSC analysis were used to study the mechanism．Four diferent curing conditions
were setup．namelythe natural environment(RH=60％)，standard environment(RH=90％)，early agewater curing environmentfor 3 daysand 7
days．The results show that natural condition lead to a relatively worse carbonation degree，curing in water for 3 days is harmful to the carbonation
resistance，while curing in water for 7 days lead to an equivalent carbonation degree with standard condition，which show the most improvement tO
carbonation resistance abilil}y．
Key words： concretes；curing hurn~哆；ettringite reaction；carbonation rate
O 引言
干燥条件下，水泥混凝土硬化过程将产生一定程度的体积
收缩趋势，容易导致混凝土收缩开裂。在混凝土中掺入一定量膨
胀剂，一方面能够提高混凝土的强度，另一方面可以改善混凝
土的孔级配，减小孔隙率，达到提高抗渗性和高强度的目的[1]。
混凝土结构的密实度是影响混凝土抗碳化性能的重要因素，而
膨胀剂对混凝土的密实度有很大的影响。研究表明[21，膨胀剂可
与水泥的水化产物发生二次反应，生成钙矾石填充混凝土的毛
细孔洞，使得混凝土结构更加密实。
大量研究表明，不同的养护条件对混凝土的碳化速率影响
较大，养护条件的不同会导致水泥水化程度的不同。和Lee等
人的研究表明：经过三个月的加速碳化，水养护试样的碳化深
度只有自然养护的72％左右[3】。Fattuhi的试验表明，随着水养护
时间的增加，碳化深度有大幅度下降[4]。M D．A．Thomas曾对在
室外养护的混凝土和同一配合比在20℃、65％RH养护的混凝土
分别进行试验，在室外养护的混凝土碳化深度平均下降40％t5I。
在国内也有针对不同养护条件下混凝土碳化速率的研究，有研
究表明旧，蒸汽养护混凝土的碳化速度一般比自然养护增加1．5
倍左右，蔡传国通过试验表明m，覆膜保湿保温养护是降低碳化
速度的最有效措施。
对于补偿收缩混凝土来说，由于膨胀剂的水化反应消耗大
量的水，因此环境湿度对补偿收缩混凝土的膨胀性能有较大的
影响。Mehta认为，水泥石产生的体积膨胀是凝胶状钙矾石吸水
肿胀和结晶状钙矾石对孑L缝产生的膨胀压的共同作用[8-9]。在不
同的养护湿度下，水泥石的膨胀程度对混凝土的密实度影响很
大，从而对混凝土的抗碳化性能造成影响。
本研究对不同湿度条件下膨胀剂掺量为0、6％和10％的粉
煤灰混凝土的碳化速率进行试验，研究养护湿度对补偿收缩混凝
土碳化速率的影响，通过碳化深度测量、显微硬度分析和TG-DSC
分析，对其作用机理进行深入探讨。
I 试验
1．i 试验材料
水泥为华新水泥股份有限公司生产的P·I52．5级水泥，密度
为3．1 I g／cm ，比表面积为336 m g。粉煤灰为武汉青山电厂生
收稿日期：2010-08-26
基金项目：国家自然科学基金(50802067)；中央高校基本科研业务费专项资金(2010-VI—Ol1)
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产的Ⅱ级粉煤灰，密度为2．1 1 g／cm ，比表面积为326 m2／kg。膨胀
剂为天津豹鸣股份有限公司生产的HCSA型高性能膨胀剂。水
泥，粉煤灰和膨胀剂的化学成分见表1。减水剂采用武汉港湾新
材料公司生产的LN．SP型聚羧酸高效减水剂，减水率为29．1％。
表1 水泥、粉煤灰和膨胀剂的氧化物成分％
材料Na20 MgO A1203 SiO2 P2o5 SO3 K20 CaO Ti02 Fe203 Loss
水泥O．13 1．61 3．92 19．37 O．05 O．81 O．59 68．30 O．32 3．69 1．O9
粉煤灰O．35 O．37 30．18 54．38 0．12 0．49 1．65 2．39 1．41 4．92 3．44
膨胀剂0．09 2．56 15．22 18．87 0．10 7．71 0．57 48．38 0．61 1．77 3．96
1．2 混凝土配合比
所有混凝土试样水胶比为0．37，粉煤灰占总胶凝材料(水
泥、粉煤灰、膨胀剂)用量50％，膨胀剂的掺量分别为0、6％和
10％，混凝土配合比如表2所示。
1．3 试样的制备和养护
根据GB／T 50080--2002(普通混凝土拌合物性能试验方法
标准》对混凝土拌合物的坍落度和扩展度进行测试，测试结果
如表2所示。所有拌合物和易性良好，无离析、泌水现象，容易
振捣密实。每个配合比制成100 mmxlO0 mm~100 n1n1的试样，
进行养护，养护制度如图l所示。各试样养护至28 d后，依据
GBJ 82—85《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》，置于
温度(20~3)℃ 、相对湿度(70~5)％、二氧化碳浓度(20~3)％的
碳化试验箱中进行加速碳化试验，并测定其3、7 d碳化深度。