碱激发水泥砂浆碳化行为研究

第36卷 第3期2014年3月武 汉 理 工 大 学 学 报

J O U R N A LO F W U H A NU N I V E R S I T YO FT E C H N O L O G Y V o l .36 N o .3 췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍M a r .2014

d o i :10.3963/j .i s s n .1671-4431.2014.03.004碱激发水泥砂浆碳化行为研究

陈晓星1,曹海琳1,翁履谦1,陈 伟2(1.深圳航天科技创新研究院,深圳518057;2.武汉理工大学材料科学与工程学院,武汉430070

)摘 要: 针对当前对碱激发水泥混凝土碳化行为认识的不足,

开展了不同加速龄期和不同碳化条件下碱激发水泥砂浆的碳化深度㊁强度和收缩实验㊂结果表明:碱激发水泥碳化速率较快,碳化后砂浆抗折和抗压强度均降低,完全碳化时,

抗折强度降低50%以上,碳化后集料周围出现较多微裂纹㊂采用X R D ㊁F T I R ㊁S E M 等分析方法探索碱激发水泥抗碳化性能不良的机理㊂根据普通水泥碳化预测公式,结合实验结果,估算了碱激发水泥砂浆的碳化寿命㊂碱激发水泥欲推广使用,须改善其抗碳化性能㊂

关键词: 碱激发水泥; 碳化深度; 碳酸钙; C -S -H 凝胶; 微裂纹

中图分类号: T Q172文献标识码: A 文章编号:1671-4431(2014)03-0018-05R e s e a r c ho nC a r b o n a t i o nP r o c e s s o fA l k a l i -a c t i v a t e dC e m e n tM o r t a r s

C H E N X i a o -x i n g 1,C A O H a i -l i n 1,WE N GL v -q

i a n 1,C H E N W e i 2(1.S h e n z h e nA c a d e m y o fA e r o s p a c eT e c h n o l o g y ,S h e n z h e n518057,C h i n a ;2.S c h o o l o fM a t e r i a l sS c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g ,W u h a nU n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y ,W u h a n430070,C h i n a )A b s t r a c t : I no r d e r t ok n o wt h e c a r b o n a t i o n p r o c e s s i na l k a l i -a c t i v a t e d c e m e n t ,c a r b o n a t i o nd e p t h ,s t r e n g t ha n ds h r i n k -

a g e t e s t s i nd i f f e r e n t a c c e l e r a t e da g e sa n dc o n d i t i o n sw e r ea s s e s s e d .T h ee x p e r i m e n t a l r e s u l t ss h o w :a l k a l i -a c t i v a t e dc e -m e n t i sm o r e s u s c e p t i

b l e t o

c a r b o n a t i o n ,s t r e n g t h

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e c r e a s e s a n dm a n y m i c r o -c r a c k s e x i s t a r o u n d a g g r e g a t e i nm o r t a r s a

f t e r t h e c a r b o n a t i o n .W h e n t h em o r t a r sw e r e c a r b o n a t e d a b s o l u t e l y ,t h e f l e x u r a l s t r e n g

t hw a s d e c r e a s e d t o 50%o r l e s s .X R D ,F T I R ,S E Ma n do t h e r a n a l y s i sm e t h o d sw e r eu s e d t o e x p l o r e t h em e c h a n i s mo f p o o r c a r b o n a t i o n r e s i s t a n c e o f a l k a l i -a c t i -v a t e dc e m e n t .A c c o r d i n g t o t h e c a r b o n a t i o n f o r m u l a o f o r d i n a r y c e m e n t a n d t h e r e s u l t s o f t h e t e s t s ,t h e s e r v e l i f ew a s p r e -

d i c t

e do n c a r b o n a t i o no

f a l k a l i -a c t i v a t e dm o r t a r s .T h e a n t i -c a r b o n a t i o n p e r f o r m a n c e o f t h e a l k a l i -a c t i v a t e d c e m e n tm u s t b e i m p r o v e d i no r d e r t o p r o m o t e i t su s a

g e .K e y w o r d s : a l k a l i -a c t i v a t e d c e m e n t ; c a r b o n a t i o nd e p t

h ; c a l c

i u mc a r b o n a t e ; C -S -H g e l ; m i c r o -

c r a c k s 收稿日期:2014-03-03.基金项目:国家国际科技合作专项资助(2012D F R 50670).作者简介:陈晓星(1988-),男,工程师.E -m a i l :x x c h e n @w h u t .e

d u .c n 100多年以来,

硅酸盐水泥是最广泛的建筑材料,硅酸盐水泥有诸多优点,但也存在缺点㊂制备硅酸盐水泥过程消耗大量能源,排放大量C O 2,耐久性也存在不足㊂碱激发水泥作为一种节能㊁利废㊁环保型建筑材料,是利用粉煤灰㊁矿粉等工业废渣或天然矿物加以一定量的激发剂配制而成,比普通水泥C O 2排放量降

低70%左右[1],且碱激发水泥有优越的力学性能和耐久性能,价格相对低廉,是一种绿色环保水泥,是当今建筑材料研究的热点之一,但是目前对碱激发水泥的研究尚不完善,应用还不够广泛㊂与传统硅酸盐水泥相

比,碱激发水泥具有早强高强低水化热高密实度等优点,但也有研究表明,和普通水泥混凝土相比,碱激发水

泥碳化较严重[2-3]㊂碳化会降低混凝土碱度,致使钢筋脱钝而开始锈蚀,并最终导致混凝土结构失效㊂硅酸盐水泥混凝土碳化过程已被深入研究,而碱激发水泥混凝土碳化研究相对较少㊂P u e r t a s 等[4]研究发现,

用水玻璃作为碱组分时,碳化会加速C -S -H 凝胶脱钙,使浆体孔隙率增加㊁强度降低;而用N a OH 作为碱组分时,碳化后强度有所增加㊂然而混凝土的实际服役环境不同于加速碳化条件,实际环境中水泥混凝土碳化速