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再碳化后再碱化混凝土组成变化的初步研究.pdf
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1、 l 2 2 材料导报 B: 研究篇 2 0 1 1 年 7月( 下) 第 2 5卷第 7期 再碳化后再碱化混凝土组成变化 的初步研究 王 昆 , 屈文俊 , 张俊喜 ( 1 同济大学土木学院, 上海 2 0 0 0 9 2 ; 2 上海电力学院, 国家电力公司热力设备腐蚀 与防护重点实验室, 上海 2 0 0 0 9 0 ) 摘要 为 了研 究再碳化前后再碱化混凝 土组成 的变化 , 利 用 X R D分析 了再碳 化前后 钢筋混凝 土 交界 面微观 结构的变化。研究结果表明, 再碳化后混凝土中的长石含量有所降低 , 碳酸钙含量增多; 通过再碱化进入混凝土中的 碳酸钠含量再碳化后降低, 同时
2、生成了碳酸氢钠; 再碳化前后硅酸钙衍射峰面积没有明显变化。 关键词 再碱化碳化混凝土组成 中图分类号 : TU5 2 8 5 7 1 文献标识码 : A Pr e l i m i na r y S t u dy o n t he Co m p o s i t i o n o f Re a l ka l i s a t e d Co n c r e t e a f t e r Re - c a r b o n a t i o n WANG Ku n ,QU We n j u n , Z HANG J u n x i ( 1 C o l l e g e o f C i v i l E n g i
3、n e e r i n g ,T o n g j i Un i v e r s i t y , S h a n g h a i 2 0 0 0 9 2 ; 2 Ke y I a b o r a t o r y o f S t a t e P o we r C o r p o r a t i o n o f C h i n a , S h a n g h a i Un i v e r s i t y o f El e c t r i c P o we r ,S h a n g h a i 2 0 0 0 9 0 ) Ah s t r a c t To s t u d y t h e c o mp
4、 o s i t i o n o f r e a l k a l i s a t e d c o n c r e t e a f t e r r e - c a r b o n a t i o n ,t h e i n t e r f a c e b e t we e n t h e r e b a r a n d c o n c r e t e we r e a n a l y z e d b v XRD Th e r e s u l t i n d i c a t e s t h a t a f t e r t h e r e - c a r b o n a t i o n ,t h e
5、c o n t e n t o f t h e f e l d s p a r i n c o n c r e t e d e c r e a s e s a n d t h e c o n t e n t o f c a l c i u m c a r b o n a t e i n c r e a s e s :t h e c o n t e n t o f s o d i u m c a r b o n a t e b y r e a l k a l i s a t i o n t h r o u g h c o n c r e t e r e d u c e s a n d s o d
6、 i u m b i c a r b o n a t e i s g e n e t a t e e ;t h e p e a k a r e a o f c a l c i u m s i l i c a t e i s a l mo s t n o t c h a n g e d b e f o r e a n d a f t e r r e - c a r b o n a t i o n Ke y wo r d s r e a l k a l i s a t i o n,c a r b o n a t i o n,c o n c r e t e ,c o mp o s i t i o n
7、 碳化混凝土再碱化技术是一种新兴的耐久性修复方法, 在混凝土中的钢筋与混凝土外 围碳酸钠 电解液之间施加一 个电场 , 阴极钢筋发生电化学反应产生氢氧根离子 , 同时在 电渗作用下 , 碳酸钠 电解质向钢筋周围的混凝土渗透, 使钢 筋周 围的 昆 凝土恢复碱性 , 达到防止钢筋锈蚀的目的 】 一 。 目前 , 国内外对电化学再碱化的研究主要集中于效果评 价和过程控制等方面 , 对耐久性的研究较少 , 而且对再 碱化 后耐久性的影 响因素没有明确的定论 。在一般大气 环境 下 , 二氧化碳与混凝土中的氢氧化钙发生反应 , 造成 昆凝土 p H值下降 , 混凝 土耐久性削弱。再碱化混凝土的 p H
8、值升 高是通过电化学作用产生氢氧根离子和电渗进入的碳 酸钠 电解质来实现的。但 是, 再碱化修复后 , 混凝土结构在后续 的服役期间仍会受到大气中 C ( ) 。 的作用。同时 , 再碱化后的 碱性环境在时效过程 中会有怎样 的变化仍不清楚。因此 , 本 实验主要通过推断分析 C 0 2 对再 碱化混凝 土的作用 , 明确 C O 对再碱化混凝土耐久性的影响。 1 实验 1 1 再碱化试验 混凝土试件采用 P 03 2 5水泥, 水灰比为 l: 0 6 5: 2 2 5: 3 6 8 。试验试件为直径 7 0 mm、 高 8 0 mm的圆柱体试 件 , 其中部埋人直 径为 2 0 m m 的变
9、 形钢筋 , 柱 端钢筋伸 出 2 0 m m, 以便接通电线。试验制作 4组试件( 每组 3 个试件 ) , 2 个辅助试件( 辅助试件不配置钢筋, 尺寸与普通试件 相同, 用来测试试件的碳化和再碱化进展情况) 。所有试件一次浇 注完成 , 拆模后在温度为( 2 0 3 ) C、 湿度为 9 O 以上的标准 养护室中养护 2 8天。 试件完全碳化后, 进行再碱化试验 , 碱性溶液为碳酸钠溶 液( 其中的碳酸根离子可以保证再碱化效果的稳定性, 有效防 止混凝土碳化) 。试验参数和试验装置如表 1 和图 1 所示 。 表 1 外加电流、 碳酸钠溶液浓度、 再碱化时间 Ta b l e 1 Cu
10、r r e n t d e n s i t y,t h e c o n c e n t r a t i o n o f s o d i u m c a r b o n a t e,r e a l k a l i s a t i o n t i me *国家自然科学基金资助项 目( 5 0 7 7 1 6 0 2 ; 5 0 6 7 8 1 2 7 ) ; 国家科技支撑计划课题( 十一五) ( 2 0 0 6 B A J 0 3 A0 7 0 4 ) ; 国家重点基础研究 发展计划资助项目( 9 7 3 ) ( 2 O 0 9 C B 6 2 3 2 O 4 ) 王昆: 男, 1 9 8 3年生
11、, 博士研究生, 研究方向为混凝土结构Te l : 0 2 1 6 5 9 8 0 3 2 1 E - ma i l : 0 1 4 0 1 0 2 1 2 5 1 6 3 c o n l 再碳化后再碱化混凝土组成变化的初步研 究 王 昆等 l 2 3 1 直流 电源; 2 试件; 3 阳极钢丝网; 4 阴极钢筋; 5 容器 6 吊环; 7 架立钢筋; 8 铜导线;9 垫块; 1 0 碳酸钠溶液 图 1 试验装置示意图 F i g 1 S c h e ma t i c o f r e a l k a l i s a t i o n d e v i c e f o r c o n c r e t
12、 e 1 2 加速碳化实验 再碱化后 , 把混凝土放人碳化箱 内进行加速碳化, 碳化 时间为 1 1 节普通混凝土完全碳化的时间。 1 3 X R D测试 对再碱化和再碳化试件的钢筋混凝 土交界 面部分破碎 取样 , 为了获得正确 良好 的衍射信息 , 将粉末过 8 O目筛 , 然 后进行微观结构的 X R D ( D m a x 2 5 5 0 VB 3 +P C型) 分析, 并 利用 J a d e 5 分析 X R D图谱。 2 结果与分析 X RD测试所用的是混凝 土的粉末, 而混凝土浇筑用的 是普通硅酸盐水泥, 里面掺合料较多, 并且制样时不可避免 地混入砂子( 主要成分为二氧化硅)
13、 和石子 , 因此粉末 中化学 成分较复杂 , 且难于进行精确 的分析 。经过 软件分析 , 可知 在 X R D图谱中最强的衍射峰是 S i 0 的衍射峰, 通常二氧化 硅在电场作用下化学性质较稳定 , 因此其衍射峰强度变化可 能是由于制样过程 中掺杂入砂子所致, 故不对 S i O 衍射峰 的强度变化进行分析 。本实验主要是对 2 5 3 O 。 之间强度变 化较明显的衍射峰 , 以及硅酸钙、 碳酸钠和碳酸氢钠 的衍射 峰进行分析 。 图 2 为试件 A再碳化前后的 X R D图谱。从 图 2 可以看 出, 在 2 5 3 0 。 之间衍射峰强度变化较 明显 , 经过分析 , 各衍 射峰所
14、代表的化学物质 已在 图 2中标 出。本实验用 的是普 通硅酸盐水泥, 长石类物质是水泥中的掺合料 ( 其一般化学 式为: ( M Me ) 0 Al 0 。 n S i 0 2 mH 0, 其 中 M 为碱 金 属 , Me 为碱土金属l_ 7 ) , 在 C O 。 侵蚀作用下发生化学反应( 以 正长石为例) : K2 O Al 2 036 S i O2 + CO2 + 2 H2 0一 K2 C03 + A1 2 Oa2 S i O22 H2 O+ 4 8 i O2 ( 1 ) 因此 , 在加速碳化过程中, C O 与混凝土 中的长石发生 反应, 使 长 石类 物 质 衍 射 峰有 所 降
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- 关 键 词:
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