混凝土碳化性能分析及影响因素.pdf

第2 期( 总第1 3 2 期) No 2 ( S UM No 1 3 2 ) 机 械 管 理 开 发 MECHANI CAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT 2 01 3年 4月 Ap r 2 01 3 混凝土碳化性能分析及影响因素 情 宏 ( 山西诚 达公路勘察设计有限公 司， 山西太原0 3 0 0 0 6 ) 摘要 ： 碳化是混凝 土耐久性 的重要指标之一 ， 从水泥品种 、 水泥细度 、 结 晶度 、 碱 浓度四个方 面对混凝 土碳化 产生 的 影响进行 了讨论 。 关键词 ： 混凝土 ； 碳 化 ； 耐 久性 中图分类号： T U 3 7 7 9 文献标识码 ： A 文章编号：1 0 0 3 7 7 3 X( 2 0 1 3 ) 0 2 - 0 0 2 7 0 2 0引 言 在混凝土耐久性分析中会提及碳化 、 冻害、 碱一 集 料反应和盐 害等 ， 其 中碳化现象影响较大。混凝土的 碳化指的是混凝土在受空气中二氧化碳( c o z ) 的作用 下其成分、 组织、 性能发生改变， 使得混凝土机能下降 的现象 。碳化会影响混凝土结构物的耐久性， 减少钢 筋混凝土结构物的使用寿命。文献【 1 中提到 ， 在 1 9 世纪 中叶， 大气 中二氧 化碳 的平均 浓度 为 2 8 0 x 1 0 ， W( C O ) = 0 O 2 8 ； 到2 0 0 3 年已达到了3 5 0 x 1 0 ， W( c o ) = 0 0 3 5 ； 预计 到 2 1 0 0年 有 可能 会 上升 到 5 4 0 x l 0 。 1 9 9 2 年观测表明 ， 空气 中二氧化碳浓度 ， 室外环境为 3 0 0 x 1 0 ， 室内环境为 1 O 0 0 x 1 0 。此外 ， 工厂排泄的废 渣、 废液等有害排放物也使河流 、 地下水中的C O 、 S O ： 的 浓度有所增加， 混凝土的碳化现象应引起足够的重视。 通过对相关文献的总结归纳 ， 本文重点阐述 了混 凝土碳化 因素 中 ， 不 同水泥 品种 、 水泥细度对碳化深 度 、 C S 和结晶度 、 不 同碱浓度条件的影响。 1 水泥品种对混凝土碳化性能的影响 混凝土材料参数 中水泥的化学成分变化会对混凝 土碳化 、 干湿循环破坏 、 氯离子侵蚀等耐久 陛指标产生 影响 。朱琪等人研究表明 1 ， 水泥品种对混凝土碳化 性能有很大影响 ， 单位体积混凝土 中可碳化物质含量 是影响碳化速度主要因素之一。杨静41采用快速碳化 方法研究 了水泥品种对混凝土碳化性能的影 响， 指 出 试验 中的三种水泥碳化速度依次 为 ： 矿渣水泥 普通 硅酸盐水泥 早强水泥 。文献 5 】 认为 由于水泥品种 的 不 同氯离子扩散速度会有所 区别 ， 文 中指出高于 c ， A 含量水 泥中氯离子 扩散速度较快 。文献 6 中比较 了 复合水泥基混凝土和普通硅酸盐水泥混凝土的耐久性 性能 ， 复合水泥基混凝土在强度上与普 通硅酸盐混凝 土较为接近 ， 但复合水泥基混凝土 的抗 氯离子渗透性 能 明显优于普通硅酸盐水泥基混凝土 。赵晖等 人通 过试验 比较了水泥品种在湿循环条件下 的破坏影响 ， 指 出胶凝材料用量 、 水胶 比及混凝土拌合物 的坍落度 均相同时， 外加剂掺量大小依次为： 纯硅酸盐水泥普 硅水 泥矿渣水泥 粉煤灰水泥 ， 混凝 土强度 ( 7 d ) 方 面 ： 纯 硅酸盐水泥普硅水泥矿渣水泥 粉煤灰 水 泥。混凝土水泥品种不同时 ， 抗氯离子渗透 眭能方面依 次为矿渣水泥普硅水泥粉煤灰水泥纯硅酸盐水泥。 2 水泥细度对混凝土碳化性能的影响 水泥的细度指水泥颗粒总体上的粗细程度， 它不 仅对水泥 的凝结时间、 标准稠度用水量 、 胶砂强度 、 水 化热等物理力学性能有影响 ， 对混凝土的强度 、 收缩抗 裂性能及耐久性等也有着重要影响 ， 是水泥性能重要 指标之一 。谷 昌宇等人 6 1采用不 同水泥细度制备 同一 强度的混凝土 ， 在保持用水量不变的前提下 ， 调整外加 剂用量来改变混凝土的工作性 能。试验结果表明 ， 随 着碳化龄期的增加， 高细度水泥制备的混凝土， 越发呈 现出碳化深度逐渐增加的趋势。在相 同碳化龄期和相 同强度等级 的条件下 ， 随着水泥细度的提高 ， 混凝土碳 化深度逐渐减小 ； 一定的条件下 ， 水泥细度 的越高越有 利于混凝土抗碳化性能 。 3 C s和结晶度对水化硅酸钙( C S H ) 的碳化影响 C S 不 同会导致 C S H的结构发生变化进而产生 不 同的碳化形式。碱度较低环境下产生的水化物具有 较高 的比面积及薄片状结构， 硅酸钙水 化物在碱度不 同时碳化产物 的性质不 同。郭斌等 认为由于碳化过 程是渐变的连续过程， 在某一龄期阶段， C S H分别处 于碳化 、 正在碳化及尚未碳化三种情况下 ， 整个体系的 组成不均匀， 是高c s 比至低 C S比， 甚至c s 比至零 ( 只有 S H时) 的连续变化过程 。试验表 明， 水化硅酸 钙碳化过程中C S H的平均 C S比近似直线地下降。 水化硅酸钙 的结 晶度与碳 化速度也有一定 的影 响。水化产物结晶度愈差则比表面积愈大 ， 碳化现象就 越加严重。文献【 9 中通过试验得出C S H凝胶的比表 面积为7 8 7 7 m g ， 结晶好的托贝莫来石为 1 4 3 i n g ， 完全碳化所需的时间， 前者只需 4 h ， 而后者则为 1 1 5 2 h 。 4 碱浓度对混凝土碳化 的影响 混凝土完全碳化前孔隙内部溶液的各种离子浓度 基本保持不变， 混凝土p H值主要取决于O H 一 浓度 ， 浓 度高则 p H值大。特定温度下 C a ( OH) 的溶度积 K s p ， 为一 常数 ， 由电平衡原理可知 N a 、 K 与O H一 在数量上 保持着一定的关系， N a 、 K 浓度增高亦表现为p H值 增高 ， 孑 L 隙水 中C a 2 会 与空 气 中的 C O 反 应生成 C a 一 收稿 日期 ： 2 0 1 2 一l 1 2 6 作者简介： 付宏 ( 1 9 6 7 一) ， 男， 山西长治人， 高级工程师， 本科， 主要从事公路勘察设计工作。 27 第2 期 ( 总 第 1 3 2 期) 机 械 管 理 开 发 2 0 1 3 年 4月 C O ， ， 进一步促使 了C a( O H ) 晶体的溶解速度加快 ， 混 凝土碱含量越高， 碳化反应越快 ， N a +、 K + 的存在， 会 提高 C a( O H ) ： 的溶解度 。I 文献 1 l 】 通过试验得 出用 不 同浓度的 N a O H溶液来调节碱含量 ， 用 F T I R法观测 C S H的碳化情况 。试验结果表明 ， 由于 N a O H的加 入引起 C s H的改性 ， 分析其原 因可能与形成了硅酸 钠凝胶或提高了硅酸盐的聚合度有关。孔 隙溶液中的 碱含量影响了碳化的速度和深度 ， 加速了碳化的发展。 5 结束语 混凝土的碳化是混凝土耐久性重要指标之一 ， 不 同品种水泥中， 矿渣水泥碳化速度较快； 一定的条件下 ， 水泥细度越高混凝土抗碳化性能越好； 水化硅酸钙碳化 过程中 C S H的平均 C S比近似直线地下降。水化产 物结晶度愈差则比表面积愈大 ， 碳化现象就越加严重 ； 混凝土孔隙溶液中的碱含量越高碳化发展越严重。 参考文献 【 l 】 张超 温室效应对环境的影响 J J 上海环境科学 1 9 9 0 ( 1 ) ： 1 9-2 9 2 】 H A Y A T K， T A G N I T - H A MO U A， P E T R O V N P e rf o r ma n c e o f c o n c r e t e wh a r v e s c o n s t n mt e d b e t we e n 】 9 0 】a n d 】 9 2 8 a t t h P o r t o f Mo n t r e a l J C e me n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h ，2 0 0 5 ( 1 2 ) ： 2 2 6 2 3 2 【 3 3 朱琪 ， 黄慎江0 昆凝土材性对混凝土结构耐久性影响分析 【 J J 工程 与建设 ， 2 0 0 7 ( 1 ) ： 9 1 9 3 【 4 】 杨静 昆凝土 的碳化机理及其影 响因素 J 混凝土 ， 1 9 9 5 ( 6 ) ： 2 3 2 8 f 5 15 王绍东， 黄煜镔， 王智 水泥组分对混凝土固化氯离子能力 的影响【 J 1 硅酸盐学报 ， 2 0 0 0 ( 4 ) ： 5 7 0 5 7 4 【 6 姬永生， 袁迎曙， 袁广林， 等 粉煤灰复合水泥对改善混凝土 性能的试验研究f J 1 中国矿业大学学报， 2 0 0 6 ( 3 ) ： 3 0 6 3 1 0 7 】 赵晖， 沈东美 ， 吴晓明， 等 水泥品种对混凝土劣化性能的 影响f J 1 混凝土 ， 2 0 0 9 ( 1 0 ) ： 9 2 9 5 8 郭斌 水化硅 酸钙的碳化作用 J】 硅酸盐学报，1 9 8 4 ( 3) ： 2 8 7 2 9 5 【 9 】 孙抱真 、 苏而达 水化硅酸钙的结晶度与碳化速度【 J J 硅酸 盐学报， 1 9 8 4 ( 3 ) ： 2 8 1 2 8 6 1 0 D i a m o n d S P r o e 6 t h I n t C o n f o n A l k a l i s i n C o n c r e t e D C o p e nh a g e n，1 9 83： 1 55 -1 65 1 1 】 L o d e i r o G ， e t a 1 E f f e c t o f a l k a l i s o n fl e s h C S - H g e l s F T I R a n a l y s i s J 1 C e me n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h ，2 0 0 9( 4 )： 1 47 -】 5 3 An a l y s i s o f Ca r b o n a t i o n Pr o p e r t i e s o n Co n c r e t e a n d Ca r b o n a t i o n FU Hon g ( C h e n g d a S h a n x i Hi g h wa y S u r v e y a n d De s i g n C o ， h d ， T a i y u a n 0 3 0 0 0 6 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： c a r b o n a t i o n i s o n e i mp o rta n t d u r a b i l i t y i n d e x o f c o n c r e t e ， t h r o u g h a r r a n g i n g t o r e l e v a n c e d o c u me n t I n flu e n c e f a c t o r s l i k e d i f f e r e n c e c e me n t ， c e me n t fi n e n e s s ， c r y s t a l l i n e ， a l k a l i t h i c k n e s s e f f e c t o n c a r b o n a t i o n o f c o n c r e t e h a v e b e e n d i s c u s s e d Ke y wo r d s ： c o n c r e t e； c a r b o n a t i o n； d u r a b i l i t y 毫 j 昱 是 “ 巴 ( 上接第2 6页) 将网线张力 丁 0 频率值分别带入式 l 1 ， 1 2 ， 解得， 如表4 ： g 8 7 6 99 6 1 3 5 6 Hz 5 47 6 5 4 5 6 5 4 2 9 I 减振球质量 I 6 1 1 1 l 减振球系统的固 有频率 I 1 1 通过A N S Y S 对网球拍的实体模态分析， 可看出网 球拍的 自然频率随着 网线张力的增加而降低 ， 但影响 不是很大 ， 影响球拍 固有频率的主要因素是球拍 的材 料 。在不同球拍张力下 ， 球拍所加 的调谐减振球 的质 量差别确很大 。从 ( 1 2 ) 式也可看出， 小球质量与 网线 长度成正 比， 为了减小对球员挥拍的影响 ， 应尽量减小 小球的质量， 且不影响击球 ， 固应将调谐减振球安装在 网球拍的下部第一根网线上。 参考文献 盛美萍， 王敏庆， 孙进才 噪声与振动控制基础【 M】 北京： 科学技术出版社， 1 9 9 3 李春祥， 刘艳霞， 王肇民 质量阻尼器的发展I J I 力学进展， 2 0 0 3 3 3 ( 2 ) ： 1 3 1 9 朱石坚 ， 楼京俊 ， 何其伟 ， 等 振动理论与隔振技术【 M】 北 京 ： 国防工业出版社 ， 2 0 0 8 包陈， 王呼佳 A N S Y S 工程分析进阶实例【 M 】 北京： 中国水 利水电出版社 ， 2 0 0 9 陈军 ， 吴晓 网球拍击打网球时的动力特性分析l J l_ 湖南文 理学院学报( 自然科学版) ， 2 0 1 1 , 2 3 ( 2 ) ： 3 3 3 6 陈学， 吴晓网球拍击打网球时的动力特性分析【 J 1 湖南文 理学院学报( 自然科学报) 2 0 1 1 ( 2 3 ) ： 3 3 3 6 Th e Ana l y s i s 0 f TM D 0 f Te nn i s Ra c ke t Ba s e d 0 n ANS YS W U Ch u n - l i n P AN Ho n g x i a ( S c h o o l o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g a n d A u t o ma t i o n ， N o r t h U n i v e r s i t y o f C h i n a ， T a i y u a n 0 3 0 0 5 1 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： At p r e s e n t ， v a r i o u s a n aly t i c a l s o f t w a r e s we r e b e i n g i mp r o v e d wi t h t h e f a s t g r o wt h o f C AE C AE wa s a l s o i n t r o d u c e d o n t h e s t u d y o f v i b r a t i o n a n d n o i s e c o n t r o 1 t h i s ma k e s t h e s t u d y o n TMD mo r e c o n v e n i e n t a n d e f f e c t i v e I n t h i s p a p e r a mo d e l o f t e n n i s r a c k e t i s p r e s e n t e d a n d wi t h t h e mo d e l t h e mo d a l a n a l y s i s i s i mp l e me n t e d b y ANS YS T h e r e s u l t i s v e r i fi e d b y e x p e r i me n t T o u t i l i z e t h e me t h o d o f T MD t h e a n a l y s i s o f v i b r a t i o n f o r mu l a s f o r 、 t h e v i b r a t i o n r e d u c t i o n b a l l o f t h e t e n n i s r a c k e t i s c o mp l e t e d fi n a l l y t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e ma s s o f t h e v i b r a t i o n r e d u c t i o n b all a n d t h e n a t u r a l f r e q u e n c y i s o b t a i n e d Ke y wo r d s ： t e n n i s r a c k e t ； ANS YS ； d y n a mi c b e h a v i o r ； s i mu l a t i o n ； T MD 28 一_ p 寸_