大掺量粉煤灰混凝土的抗碳化性能研究

论文摘要

混凝土是现代社会中使用最广泛的建筑材料。现代工程中混凝土除了必须满足工程设计的力学强度要求外,还应该具有良好的耐久性。用粉煤灰部分代替水泥,不仅降低了工程造价,而且改善和提高了混凝土的性能,是高性能混凝土的理想掺合料。混凝土的抗碳化性能是混凝土耐久性的重要组成部分。目前对粉煤灰掺加到混凝土后,其对混凝土抗碳化性能的影响争议较多,这对工程中大量使用粉煤灰有很大影响,本文在“十一五”国家科技支撑计划重点项目资助下,就大掺量粉煤灰混凝土的抗碳化问题进行了研究。试验采用室内快速碳化试验方法,在粉煤灰超量取代水泥量分别为0%、20%、40%、60%、80%在不同水胶比、不用龄期、不同引气剂的情况下研究粉煤灰混凝土的碳化性能。取得了如下主要成果:(1)粉煤灰掺量和水胶比是大掺量粉煤灰混凝土抗碳化的重要因素,其中水胶比是关键因素。在掺量为60%的粉煤灰混凝土,水胶比为0.35的碳化深度在任何龄期都低于水胶比为0.4碳化深度,且水胶比为0.35在后期碳化深度增长幅度也较少,完全可以满足工程需要。(2)在保证低水胶比的情况下,大掺量粉煤灰混凝土的抗碳化性能可以满足工程要求;本次试验粉煤灰掺量最大达到了80%,这在目前国内外都是很少的。高掺量粉煤灰混凝土要保证工程耐久性的要求,水胶比应低于0.4。(3)大掺量粉煤灰混凝土的碳化深度随时间的延长而增加。通过对碳化试验数据的分析和拟合,得出以时间为参数的可以使用于工程的幂指数拟合曲线模型,用以对工程碳化深度预测估计。(4)粉煤灰混凝土的早期强度较低,后期强度增幅较大,对延长结构物的使用寿命有重要意义。通过对个强度分析和拟合,得出以时间为参数的可以使用于工程的拟合曲线。(5)应用试验数据对混凝土已有的碳化预测模型进行对比和分析,发现由于影响混凝土碳化的因素比较复杂,各计算模型意义不尽相同,得出的计算值相差较大。因此各计算模型的使用应与工程实际相结合,更好的预测混凝土的碳化深度。并使用Matlab软件对碳化深度进行非线性回归,得出28天粉煤灰混凝土的碳化深度预测公式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 国内外粉煤灰混凝土研究概况
• 1.2.1 国外粉煤灰混凝土的发展、研究概况
• 1.2.2 国内粉煤灰混凝土的发展历史、研究概况
• 1.2.3 大掺量粉煤灰混凝土的研究进展
• 1.3 本文的主要研究内容及研究思路
• 第二章 粉煤灰混凝土碳化的影响因素
• 2.1 混凝土的碳化机理
• 2.2 影响混凝土碳化的因素
• 2.2.1 混凝土内部因素的影响
• 2.2.2 外部因素对混凝土碳化的影响
• 2.3 粉煤灰混凝土的碳化机理
• 2.3.1 粉煤灰效应
• 2.3.2 粉煤灰混凝土的碳化
• 第三章 大掺量粉煤灰混凝土配合比研究及强度分析
• 3.1 原材料与试验分析
• 3.1.1 原材料
• 3.1.2 试验小结
• 3.2 试验方案与配合比设计
• 3.2.1 试验方案
• 3.2.2 配合比设计
• 3.2.3 试验过程及成果
• 3.2.4 粉煤灰混凝土强度分析
• 3.3 混凝土配合比结果
• 第四章 大掺量粉煤灰混凝土抗碳化性能的研究
• 4.1 粉煤灰混凝土快速碳化试验
• 4.1.1 仪器设备
• 4.1.2 试验步骤
• 4.1.3 试验结果处理
• 4.2 粉煤灰混凝土碳化试验结果
• 4.3 粉煤灰混凝土碳化试验结果分析
• 4.3.1 水泥用量与碳化的关系
• 4.3.2 水胶比与碳化的关系
• 4.3.3 粉煤灰掺量与碳化的关系
• 4.3.4 碳化时间与碳化深度的关系
• 4.3.5 粉煤灰掺量对混凝土强度的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 粉煤灰混凝土碳化模型分析研究
• 5.1 现有的混凝土碳化模型
• 5.1.1 理论计算模型
• 5.1.2 经验计算模型
• 5.2 理论模型的分析对比
• 5.3 粉煤灰混凝土碳化结果的多元非线性回归
• 5.3.1 最小二乘法的基本原理
• 5.3.2 多元非线性回归分析
• 5.3.3 误差分析
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 存在的不足及对未来研究的展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介