二氧化碳养护混凝土技术研究

论文摘要

二氧化碳养护混凝土技术将二氧化碳回收、利用和固定这个全球性的课题和混凝土材料学结合,对混凝土行业的可持续发展和缓解温室气体排放的全球气候变化具有重要的意义。论文研究工作围绕着二氧化碳养护混凝土技术的工艺参数指标及养护过程中的基本原理展开,系统的研究了二氧化碳养护工艺方法、养护后试件的力学性能、养护过程中反应动力学和养护前后微观结构变化。主要工作及成果如下:1.提出了利用合适预养护手段来提高试件二氧化碳养护程度的方法,建立了在较低气体压力和较高水灰比参数条件下的二氧化碳养护工艺。研究发现混凝土自身合适的含水量是保证养护顺利进行最为重要的条件。2.全面研究了二氧化碳养护混凝土的强度特性。通过比较试件的二氧化碳养护程度和养护后强度发现,两者之间存在着对数函数关系;通过对二氧化碳养护、蒸汽养护和标准养护这三种养护制度的对比评价发现,二氧化碳养护下的试件其早期强度要明显优于标准养护下试件;其后期强度则要明显优化于蒸汽养护下试件,且与标准养护下试件的强度相差不大。3.通过以固相反应中的杨德尔方程为基本公式,推导了二氧化碳养护过程中的动力学关系式,试验数据准确的验证该关系式;利用温度记录仪器对养护过程中的温度变化进行了监测,温度变化的结果能很好的吻合动力学试验数据。4.通过对养护过程中压制成型压力、二氧化碳气体压力、真空度大小和二氧化碳气体浓度这四个参数条件的试验研究,从动力学方面分析了各个参数对反应速率的影响。研究发现各个参数大小的改变对反应早期的影响较大,而随着反应的进行,参数变化所产生的影响就几乎没有了。.最后利用XRD、SEM和EDXA等先进测试手段来研究了二氧化碳养护前后试件的主要产物和微观结构。试验结果表明在二氧化碳养护混凝土的过程中,与二氧化碳发生化学反应的主要物质有:水泥熟料颗粒、钙矾石和氢氧化钙,而在整个的养护过程中起到主要作用的反应物应当是水泥熟料颗粒,二氧化碳养护后的生成产物为碳酸钙和硅凝胶。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出及意义
• 1.2 二氧化碳气体及其温室效应
• 1.3 混凝土砌块的生产和使用
• 1.3.1 混凝土砌块的构造和种类
• 1.3.2 混凝土砌块的优越性
• 1.3.3 混凝土砌块的生产流程
• 1.3.4 混凝土砌块配合比设计
• 1.3.5 混凝土砌块的发展趋势
• 1.4 矿物吸收二氧化碳技术的研究
• 1.4.1 矿物吸收二氧化碳技术的介绍
• 1.4.2 矿物吸收二氧化碳技术的方法及研究现状
• 1.5 硬化混凝土碳化现象的研究现状
• 1.5.1 硬化混凝土碳化反应过程
• 1.5.2 影响硬化混凝土碳化反应的因素
• 1.5.3 碳化对硬化混凝土性能的影响
• 1.6 二氧化碳养护混凝土的研究现状
• 1.6.1 二氧化碳养护技术的研究概括
• 1.6.2 各种胶凝组分的二氧化碳养护
• 1.6.3 超临界二氧化碳养护玻璃纤维水泥基材料
• 1.6.4 二氧化碳养护木纤维水泥基材料
• 1.6.5 二氧化碳养护技术的机理研究
• 1.6.6 二氧化碳养护混凝土技术的影响因素
• 1.7 本文主要研究内容
• 第二章 试验设计
• 2.1 试验预期目标和试验设计思路
• 2.2 试验过程设计
• 2.2.1 试验原材料
• 2.2.2 混凝土配合比的确定
• 2.2.3 混凝土试件的压制成型
• 2.2.4 混凝土试件在不同条件下的预养护
• 2.2.5 混凝土试件的二氧化碳养护
• 2.2.6 二氧化碳养护过程中的温度监测
• 2.2.7 二氧化碳养护后的混凝土养护程度的测定
• 2.2.8 二氧化碳养护后的混凝土试件强度的测定
• 第三章 二氧化碳养护混凝土的性能
• 3.1 前言
• 3.2 预养护与二氧化碳养护程度之间的关系
• 3.2.1 试验方法及结果
• 3.2.2 预养护对试件含水量的影响
• 3.2.3 试件含水量对二氧化碳养护程度的影响
• 3.3 二氧化碳养护程度与抗压强度的关系
• 3.3.1 试验方法
• 3.3.2 试验结果及讨论
• 3.4 水灰比对二氧化碳养护混凝土的影响
• 3.4.1 试验方法
• 3.4.2 试验结果及讨论
• 3.5 不同养护条件下强度的关系
• 3.5.1 试验方法
• 3.5.2 试验结果及讨论
• 3.6 小结
• 第四章 二氧化碳养护混凝土的动力学研究
• 4.1 前言
• 4.2 二氧化碳养护混凝土过程的动力学模型
• 4.3 二氧化碳养护混凝土过程中的动力学分析
• 4.3.1 试验方法
• 4.3.2 养护过程中的温度监测
• 4.3.3 养护过程中试件二氧化碳养护程度的变化
• 4.3.4 实验结果动力学分析
• 4.4 试件压制成型压力对二氧化碳养护混凝土的影响
• 4.4.1 试验方法
• 4.4.2 不同成型压力值对二氧化碳养护混凝土性能的影响
• 4.4.3 不同成型压力值对二氧化碳养护过程的影响
• 4.5 二氧化碳养护室真空度对二氧化碳养护混凝土的影响
• 4.5.1 试验方法
• 4.5.2 真空度对二氧化碳养护混凝土性能的影响
• 4.5.3 真空度对试件二氧化碳养护过程的影响
• 4.6 二氧化碳气体压力对二氧化碳养护混凝的影响
• 4.6.1 试验方法
• 4.6.2 二氧化碳压力对二氧化碳养护混凝土性能的影响
• 4.6.3 二氧化碳压力对二氧化碳养护混凝土过程的影响
• 4.7 二氧化碳气体浓度对二氧化碳养护混凝土的影响
• 4.7.1 试验方法
• 4.7.2 二氧化碳浓度对二氧化碳养护混凝土性能的影响
• 4.7.3 二氧化碳压力对二氧化碳养护混凝土过程的影响
• 4.8 小结
• 第五章 二氧化碳养护的混凝土的微观结构分析
• 5.1 前言
• 5.2 反应物定性分析试验
• 5.2.1 试验方法
• 5.2.2 试验结果及讨论
• 5.3 微观分析试验
• 5.3.1 试验方法
• 5.3.2 XRD分析
• 5.3.3 SEM分析
• 5.7 结论
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果