高性能混凝土的研究与发展现状毕业设计.doc

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1、长沙学院 CHANGSHA UNIVERSITY毕业设计（论文）设计（论文）题目： 高性能混凝土的研究与发展现状 学 生 姓 名 ： 张 三 考 籍 号 ： 91221234555 助 学 点 ： 长沙学院继续教育学院 专 业 班 级 ： 交通土建工程 指导教师姓名： 职称 二一三 年 五 月目 录第一部分 过程管理资料一、毕业设计（论文）开题报告4二、毕业设计（论文）中期报告6三、毕业设计（论文）指导教师评阅表7四、毕业设计（论文）答辩评审表8第二部分 毕业论文五、毕业论文102013 届毕业设计（论文）资料第一部分 过程管理资料长 沙 学 院毕业设计（论文）开题报告（20 13 届毕业生）

2、助 学 点： 长沙学院继续教育学院专 业： 交通土建工程题 目：高性能混凝土的研究与发展现状学生姓名： 张三考 籍 号： 91221234555指导教师：职 称：2013年 5月 1 日 长沙学院毕业设计（论文）开题报告助学点： 长沙学院继续教育学院 专业： 交通土建工程 指导教师职称学生姓名张三课题名称高性能混凝土的研究与发展现状内容及任务1、阅读相关论文、专著，了解最新的发展动态，写好开题报告；2、验各种仪器，熟悉并能独立操作仪器；3、采用正交试验设计，以掺合料总取代量、掺合料比例、水胶比作为试验因素，研究上述因素对掺复合型掺合料混凝土不同龄期的抗碳化性能的影响。4、依据正交试验结果，采用

3、对比试验方法，测定主要因素作用下的复合型掺合料混凝土的抗碳化性能，并与单掺、双掺、三掺掺合料的混凝土作对比，分析比较随着掺合料品种的增加和掺合料比例的调整，混凝土各项耐久性指标的改善程度。拟达到的要求或技术指标通过配合比试验将磨细钢渣粉、粉煤灰、矿渣微粉和硅灰配制成复合型掺合料，取代部分水泥配制成高性能混凝土，以掺复合型掺合料混凝土的抗碳化性能为主要内容，研究影响高性能混凝土碳化的因素及微观孔结构等，以提高高性能混凝土的抗炭化性能为目的，探讨了复合型掺合料、水胶比、消石灰等因素对混凝土抗炭化性能的影响，得出对于有抗碳化要求混凝土的配合比方案。进度安排起止日期工作内容2012年9月22日-201

4、2年10月1日查资料，明确研究内容2012年10月15日-2012年11月1日熟悉混凝土的制备及性能测试方法，完成任务书和开题报告，拿出初步实验方案2012年11月2日-2012年12月1日完成实验原材料的准备，按照实验方案成型混凝土并进行养护；准备微观测试用样品，并进行养护2013年12月2日-2013年1月10日采用正交试验设计，以掺合料总取代量、掺合料比例、水胶比作为试验因素，研究上述因素对掺复合型掺合料混凝土不同龄期的抗碳化性能的影响2013年2月29日-2013年3月20日依据正交试验结果，采用对比试验方法，测定主要因素作用下的复合型掺合料混凝土的抗碳化性能，并与单掺、双掺、三掺掺合

5、料的混凝土作对比，分析比较随着掺合料品种的增加和掺合料比例的调整，混凝土各项耐久性指标的改善程度2013年3月21日-013年4月30日实验数据整理，撰写论文，并进行修改2013年5月8日-2013年5月12日进行答辩主要参考资料1 钟海英,贾淑明.绿色高性能混凝土的发展与应用J.甘肃科技.2004.10.2 谭伟,尧国皇,黄用军,孙素文.自密实高性能混凝土的研究与应用J.深圳土木与建筑.2007.9.3 西德尼.明德斯,J.弗朗西斯.杨,戴维.达尔文.混凝土M.吴科如，张雄，姚武等译.北京:化学工业出版社.2004.4 HOUSTYF, FOLKER H. Wittmann. Influen

6、ce of porosity and water content on the diffusivity of CO2 and O2 through hydrated cement pasteJ.Cement and Concrete Research,1994.5 PARROTTA L J, KILLOH D C. Carbonation in a 36 year oldJ.Cement and Concrete Research,1989.6 叶绍勋.混凝土碳化反应的热力学计算J.硅酸盐通报,1989.7 缪昌文.弯曲荷载、化学腐蚀和碳化作用及其复合对混凝土抗冻性的影响J.硅酸盐通报,200

7、5.8 李果,袁迎曙,耿欧.气候条件对混凝土碳化速度的影响J.混凝土,2004.9 徐道富.环境气候条件下混凝土碳化速度研究J.西部探矿工程,2005.10 涂永明,吕志涛.应力状态下混凝土的碳化试验研究J.东南大学学报,2003.11 程宇科.掺复合型掺合料高性能混凝土性能的试验研究D.南京林业大学硕士学位论文,2010.6.12 施惠生,孙振平.混凝土外加剂实用技术大全M.中国建材工业出版社 2008.1.13 李懿.掺复合型掺合料混凝土物理力学性能的研究.D.南京林业大学硕士学位论文,2008.6长 沙 学 院毕业设计（论文）中期报告助学点长沙学院继续教育学院班级交通土建工程学生姓名张三

8、指导教师课题名称：高性能混凝土的研究与发展现状课题主要任务：得出对于有抗碳化要求混凝土的配合比方案1、简述开题以来所做的具体工作和取得的进展或成果完成了基准混凝土配合比设计的试验工作 ，试验以抗压强度C40作为设计值，通过全计算方法进行混凝土配合比设计。确定出能满足工程需要的技术经济指标的各项组成材料的用量完成了掺单一品种掺合料的混凝土碳化试验工作，对掺单一品种矿物掺合料的混凝土进行碳化试验，在混凝土中分别掺入磨细钢渣粉、粉煤灰、硅灰、矿渣微粉四种不同矿物掺合料后混凝土碳化情况，单掺取代水泥的量为5%、10%、15%，胶凝材料总量不变，水胶比0.37，砂率38%，减水剂掺量为胶凝材料总量的0.

9、7%。共制作了12组实验。根据基准混凝土配合比，在胶凝材料总量不变的情况下，改变掺合料取代量，得到拌制混凝土时所需要的各种材料用量。2、下一步的主要研究任务，具体设想与安排完成掺二元复合掺合料混凝土的碳化试验工作；完成掺三元复合掺合料混凝土的碳化试验工作；总结四种不同掺合料混凝土配合比试验过程中所存在的问题以及抗碳化性能的对比工作并进行总结。3、存在的具体问题 论文在撰写过程中内容连贯性存在问题，相关文献资料的整理工作量大。 论文格式、排版等不规范。4、指导教师对该生前期研究工作的评价指导教师签名：日 期： 长沙学院2012届毕业设计（论文）指导教师评阅表助学点： 长沙学院继续教育学院 学生姓

10、名张三考籍号991221234555班 级交通土建工程专 业交通土建工程指导教师姓名课题名称高性能混凝土的研究与发展现状评语：（包括以下方面，学习态度、工作量完成情况、材料的完整性和规范性；检索和利用文献能力、计算机应用能力；学术水平或设计水平、综合运用知识能力和创新能力；）选题与文献综述（20分）分值：创新性(15分)分值：基础理论和专门知识(35分)分值：作者写作、表达能力(30分)分值：合 计分值：是否同意参加答辩：是 否指导教师评定成绩分值：指导教师签字： 年 月 日说明：各项成绩的百分比由各助学点自己确定，但应控制在给定标准的20左右。 长沙学院毕业设计（论文）答辩评审表学生姓名张三

11、考籍号91221234555班级交通土建工程答辩日期课题名称高性能混凝土的研究与发展现状指导教师地点答辩小组成员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）答辩中提出的主要问题及回答的简要情况记录：会议主持人：记 录 人：年 月 日 长沙学院毕业设计（论文）答辩评审表成绩评定评定内容分值 评定小计教师1教师2教师3教师4教师5报告内容思路清新：语言表达准确，概念清楚，论点正确；实验方法科学，分析归纳合理；结论严谨，论文（设计）有应用价值。40报告过程准备工作充分，具备必要的报告影像资料；报告在规定的时间内作完报告。10答 辩回答问题有理论依据，基本概念清楚。主要问题回答简明准确50合

12、计100答辩评分分值（平均分）：答辩小组长签名：答辩成绩：a: 35指导教师评分分值：指导教师评定成绩b： 50评阅教师评分分值：评阅教师评定成绩c： 15最终评定成绩分数：等级：教学系主任签名：年月日学校意见负责人（签名）：年月日说明：最终评定成绩a+b+c，三个成绩的百分比由各助学点自己确定，但应控制在给定标准的20左右。2013届毕业设计（论文）资料第二部分 毕业论文（2013届） 毕业论文高性能混凝土的研究与发展现状 助 学 点 ： 长沙大学继续教育学院 专 业： 交通土建工程 学 生 姓 名 ： 张三 考 籍 号 ： 91221234555 班 级 ：交通土建工程 交通土建工程 指导

13、教师姓名： 职称 职称 最终评定成绩： 二 一三 年 五 月 长沙学院毕业设计（论文）高性能混凝土的研究与发展现状 助 学 点 ： 长沙大学继续教育学院 专 业： 交通土建工程 考 籍 号 ： 91221234555 学生姓名 ： 张三 指导教师： 职称 二 一三 年 五 月摘 要近年来，混凝土结构抗炭化性研究已进入了一个崭新的阶段。影响混凝土结构抗炭化性的因素很多，其中混凝土碳化是一个重要的因素。随着空气中二氧化碳的浓度呈现出逐年上升的趋势；同时，工厂排泄的废液和废渣使地下水中的CO2和SO2的浓度增加，不断增长的二氧化碳浓度将加剧混凝土结构的碳化，对混凝土结构的抗炭化性带来更为不利的影响。

14、混凝土碳化作为混凝土抗炭化性研究的重要内容越来越得到关注，研究混凝土的碳化规律对提高钢筋混凝土结构的抗炭化性具有重要的理论和实际意义。本文通过将磨细钢渣粉、粉煤灰、矿渣微粉和硅灰配制成复合型掺合料，取代部分水泥配制成高性能混凝土，以掺复合型掺合料混凝土的抗碳化性能为主要内容，研究了影响高性能混凝土碳化的因素及微观孔结构等，得出对于有抗碳化要求混凝土的配合比方案。关键词：复合型掺合料，高性能混凝土，碳化ABSTRACTIn recent years, the durability of concrete structures has entered a new stage. Many facto

15、rs affecting the durability of concrete structures, concrete carbonation is an important factor. With the concentration of carbon dioxide in the air showing an increasing trend; factory excretion of waste and residue increase in the concentration of CO2 and SO2 in the groundwater, the growing concen

16、tration of carbon dioxide will be exacerbated by the carbonation of concrete structures, concrete structures the durability of a more unfavorable impact. The carbonation of concrete as an important part of the concrete durability research has drawn more and more attention. Researching the law of con

17、crete Carbonation has important theoretical and practical significance to improve durability of reinforced concrete structures. This article created High-performance concretes by replacing part of the cement with a complex admixture made from super-fine steel slag powder, fly ash, mineral powder and

18、 wollastonite powder. Based on experiment and the analysis for carbonization of the High performance concrete, this article researched on various factors and microstucture of its carbonization, and has reached an proportion plan for concrete which has carbonation resistance requirements.Keywords: Co

19、mpound mineral admixtures, High performance concrete, Carbonation目 录 第1章 绪论11.1 研究背景11.2 国内外的研究概况21.3 研究的目的与意义61.4 主要研究内容6第2章 混凝土碳化原理及试验方法72.1 概述72.2 基准混凝土配合比设计82.3 试验方法9第3章 掺单一品种掺合料的混凝土碳化试验103.1 试验方案103.2 试验结果及分析11第4章 掺二元复合掺合料混凝土的碳化试验144.1 正交试验设计概述144.2 试验结果及分析15第5章 掺三元复合掺合料混凝土的碳化试验225.1 掺磨细钢渣粉、粉煤灰

20、和硅灰复合掺合料的混凝土碳化试验225.2 掺磨细钢渣粉、粉煤灰和矿渣微粉复合掺合料的混凝土碳化试验255.3 掺磨细钢渣粉、矿渣微粉和硅灰复合掺合料的混凝土碳化试验27结论30参考文献31致谢32 第1章 绪论1.1 研究背景混凝土可以追溯到古老的年代，自19世纪20年代出现了波特兰水泥后，由于用它配制成的混凝土具有工程所需要的强度和耐久性，而且原料易得，造价较低，特别是能耗较低，因而用途极为广泛。1900年，万国博览会上展示了钢筋混凝土在很多方面的使用，在建材领域引起了一场革命，钢筋混凝土开始成为改变这个世界景观的重要材料。然而钢筋混凝土结构并不是十全十美的，事实上从混凝土应用于土木工程至

21、今的150年间，大量的钢筋混凝土结构由于各种各样的原因而提前失效达不到预定的服役年限。这其中有的是由于结构设计的抗力不足导致的，有的则是由于使用荷载的不利变化而造成的，但更多的是由于结构的耐久性不足而造成的失效。1988年，我国的一项抽样调查结果表明，大约有40%混凝土碳化深度已达钢筋表面，在潮湿环境下建筑物中90构件内钢筋已经锈蚀，不仅严重影响交通和安全，而且造成巨大的浪费。众多工程实例证明，有些钢筋混凝土结构发生过早破坏，其原因不是由于强度不足，而主要是混凝土的耐久性不够1。进入21世纪，随着科学技术的飞速发展，混凝土的应用范围越来越广泛。在未来的几十年里，海底隧道、海上采油平台、污水管道

22、、核反应堆外壳、有害化学物的容器等恶劣环境下的混凝土结构物，对混凝土要求的使用寿命不再是普通混凝土的50年左右，而是将要达到上百年至几百年。这样，对混凝土的耐久性提出了更高要求，高性能混凝土应运而生。高性能混凝土（High performance concrete,简称HPC）是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土。它以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途要求，对下列性能重点予以保证:耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。为此，高性能混凝土在配置上的特点是采用低水胶比，选用优质原材料，且必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂。

23、近十多年来，高性能混凝土的研究与应用获得了显著进展，但目前我国高性能混凝土的研究与应用仍处于发展阶段，仍然有许多理论问题和应用问题需要研究，因此积极开展高性能混凝土的研究与应用是非常必要的。高性能混凝土一般应具有以下特征2：(1) 尽可能多地使用绿色水泥，最大限度地减少水泥熟料用量，代之以工业废渣为主的矿物外加剂，从而减少水泥生产过程中的CO2、SO2及NO等气体的排放量，降低对天然资源与能源的消耗。(2) 更多地采用废渣，如磨细矿渣、优质粉煤灰、硅灰和稻壳灰等作为活性掺合料以节约水泥，并在改善混凝土耐久性的同时保护环境。(3) 采用先进生产工艺，对大量建筑垃圾进行资源化处理，使之成为可利用的

24、再生混凝土骨料，减少对天然砂石的开采。(4) 最大限度地发挥高性能混凝土的优势，减少结构面积或结构体积，节省混凝土用量，减轻自重。通过大幅度提高混凝土耐久性，延长结构的使用寿命，使材料和工程充分发挥其功能。高性能混凝土在配制上的主要特点是水胶比低，必须掺加足够数量的矿物掺和料和高效外加剂。根据国内外高性能混凝土的研究与应用的资料可知，目前配制高性能混凝土时，一般只掺加一种（单掺）或两种矿物掺合料（双掺），对于掺加两种以上的复合型矿物掺合料应用还相对较少。现在，应用较为广泛的矿物掺合料主要有矿渣微粉、硅灰、粉煤灰等，也有采用沸石凝灰岩、页岩灰、固硫渣、磨细石灰石粉等作为掺和料的情况。由于各种掺和

25、料的细度和特性有明显差别，所以采用不同品种、不同掺量的掺合料配制高性能混凝土时，其性能就会明显不同。近年来，国内外学术界对混凝土碳化问题的研究非常关注，仅19911998年期间，据美国工程索引（EI）和中文科技期刊文摘收录的以“碳化”为主题发表的文章就有300多篇。这些研究，对认识碳化的机理、延缓碳化的发展、评估碳化的危害以及对碳化结构的维修等方面都具有积极意义。目前，国内外就混凝土碳化问题所做的碳化实验很多，一般碳化试验的推荐方法是以碳化深度为劣化指标的直接测试法。其中，自然碳化法过程缓慢且耗时长；加速碳化法对于CO2浓度的设定，我国国家标准与欧洲目前流行的方法有较大差别。另外，与自然环境中

26、CO2的实际体积浓度(一般0.03%)相比，我国标准加速碳化试验中CO2体积浓度为20%。进行加速碳化试验时，一方面应尽量减少自然条件下所没有的碳化相，使试验尽可能正确地反映混凝土自然碳化的规律；另一方面还要尽可能增大碳化深度，从而确保读数的准确性并缩短碳化所需要的时间3。随着混凝土技术的不断发展，高效减水剂和高活性的混凝土掺和料不断得到开发与应用以及工程结构向大跨度、高层、超高层及超大型发展的需要，要求混凝土具有高强、高体积稳定性、高密实度、低渗透性、耐化学腐蚀性、高耐久性及高工作性等特性使高性能混凝土逐渐成为主要的工程结构材料，而高性能混凝土的碳化问题也越来越得到大家的关注和研究。研究高性

27、能混凝土的碳化机理，提高高性能混凝土的抗碳化性能，对提高高性能混凝土的耐久性，推广高性能混凝土在各种环境下的应用局有战略意义，也符合我国可持续发展要求。1.2 国内外的研究概况20 世纪 60 年代，国际上一些发达国家就开始重视混凝土结构的耐久性问题，在混凝土碳化方面进行了大量的试验研究及理论分析。首先，在混凝土碳化机理方面已经取得了比较统一完整的认识。其次，对于混凝土碳化影响因素、人工加速碳化以及碳化深度检测方面也有了全面的了解。基于这些研究成果，各国工程界相继都把碳化作为混凝土耐久性的一个主要方面纳入了设计规范，国际混凝土学术界已举办过多次有关混凝土碳化的学术讨论会，国际水泥化学会议也报导

28、了混凝土碳化研究的进展，并且每次都有相当数量关于混凝土碳化的论文发表，并从不同角度提出了碳化深度的计算模型。我国在混凝土碳化方面的研究起步较晚，从20世纪80年代开始研究混凝土碳化与钢筋的锈蚀问题，通过快速碳化试验、长期暴露试验以及实际工程调查，研究混凝土碳化的影响因素与碳化深度预测模型，并且取得了可喜的研究成果。从混凝土碳化的机理可知，影响碳化的最主要因素，是混凝土本身的密实性和碱性储备的大小，即混凝土的渗透性及其Ca(OH)2等碱性物质的含量。影响混凝土碳化的因素主要分为三个方面：材料因素、环境因素和施工因素4。1.材料因素材料因素包括水灰比、水泥品种、掺合料品种和掺量、外加剂类型、骨料品

29、种与级配、混凝土表面覆盖层等，它们主要通过影响混凝土的碱度和密实性来影响混凝土碳化速度。（1）水灰比的影响水灰比对混凝土碳化速度影响极大。水泥用量不变的情况下，水灰比越大，混凝土内部的孔隙率也越大，从而促进了二氧化碳的扩散，加速了混凝土的碳化。碳化深度与水灰比并非呈线性正比关系，而是近似呈指数函数关系。在混凝土拌和过程中，水占据一定的空间，即使振捣比较密实，随着混凝土的凝固，水占据的空间也会变成微孔或毛细管等。因此水灰比对混凝土的孔隙结构影响极大，控制着混凝土的渗透性。在水泥用量一定的条件下，增大水灰比，混凝土的孔隙率增加，密实度降低，渗透性增大，碳化速度增大。（2）水泥品种与用量的影响水泥品

30、种决定了单位体积混凝土中可碳化物质的含量，因而对混凝土的碳化有重要的影响。在同一试验条件下，不同水泥配制的混凝土的碳化速度大小顺序为：硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥其他品种的水泥。研究结果显示：早强水泥与同强度等其他水泥相比，抗碳化能力更高,矿渣水泥和火山灰配置的浮石混凝土比普通硅酸盐水泥配制的混凝土碳化速度快。水泥用量也直接影响到混凝土中可碳化物质的含量。增加水泥用量不仅可改善混凝土和易性、提高混凝土密实性，还可增加混凝土的碱性储备。一般情况下，水泥用量越大，碳化速度越慢5。（3）掺合料的影响矿物掺合料特别是磨细矿物掺合料，用作混凝土的掺合料能够改善或提高混凝土的综合性能，其作用机理在于磨细矿物掺

31、合料在混凝土中具有微集料效应、微晶核效应、火山灰效应和形态效应。混凝土中掺入的粉煤灰、矿渣等活性掺合料，与水泥水化后的Ca(OH)2结合，混凝土碱性降低，使混凝土抗碳化能力减弱。随着粉煤灰掺量增加，混凝土抗碳化能力下降。文献6认为：粉煤灰混凝土的早期抗碳化能力低于不掺粉煤灰的混凝土，但是后期的抗碳化能力有所提高。混凝土中掺入粉煤灰有正负两方面作用：一方面由于水泥用量减少，水化反应生成的可碳化物质减少，碱储备降低，抗碳化能力降低；另一方面，粉煤灰的二次水化填充效应可显著改善混凝土的孔结构，提高混凝土的密实性。粉煤灰混凝土早期强度低，二次水化填充效应未充分发挥，孔结构差，加速了二氧化碳扩散速度，使

32、碳化速度加快。（4）外加剂的影响外加剂对混凝土的抗碳化性能的影响与水泥品种有关。高效减水剂能够降低用水量，改善混凝土的和易性，从而降低混凝土的孔隙率，故可提高混凝土的抗碳化能力。缪昌文等研究发现7，掺新型聚羧酸系减水剂比同等条件下掺萘系减水剂的混凝土抗碳化能力强。引气剂为混凝土引入大量的微细气泡，初期可以在一定程度上抑制混凝土的碳化，但随着碳化的延续，引气剂在混凝土内部留下的孔隙成为二氧化碳扩散的通道，因而会促进碳化的发展。在早期和后期，减水剂和引气剂双掺对混凝土抗碳化性能影响不同。文献研究发现：双掺高效减水剂和引气剂的混凝土初期抗碳化能力有所提高，但后期碳化深度增长的趋势比较大。（5）骨料品

33、种与级配的影响骨料的品种和颗粒级配影响混凝土的密实度，从而影响到碳化速度。粗骨料粒越大，越容易造成离析、泌水，影响稳定性，增加了透气性，降低密实度。而轻骨料本身气泡多，透气性大。所以骨料的品种及颗粒级配能影响混凝土的碳化速度。轻骨料和人造骨料本身孔隙较大，有利于CO2气体扩散，会加速碳化过程。一般来说普通混凝土的抗碳化性能最好，在同等条件下其碳化速度约为轻砂天然轻骨科混凝土的0.56倍。（6）混凝土表面覆盖层的影响混凝土覆盖层的种类与厚度对混凝土的碳化有着不同程度的影响。气密性覆盖层使二氧化碳渗入混凝土的数量减少，浓度降低，可提高混凝土的抗碳化性能。文献的研究发现：增大覆盖层厚度和提高覆盖层的

34、密实度是有效地延缓碳化的手段。目前，防碳化处理多采用涂料封闭法，主要使用环氧厚涂料，呋喃改性环氧涂料、丙烯酸涂料等，对延迟混凝土的碳化是很有效的。2.环境因素包括自然环境和使用环境两个方面，自然环境包括环境相对湿度，温度、应力以及二氧化碳浓度等；使用环境主要指混凝土构件的受力状态及应力水平，它们主要通过影响二氧化碳扩散速度及碳化反应速率来影响混凝土碳化速度。（1）相对湿度的影响相对湿度大小的变化决定着混凝土孔隙水饱和度的大小。CO2溶于水后形成H2CO3方能和Ca(OH)2进行化学反应，所以非常干燥时，混凝土碳化无法进行，但由于混凝土的碳化本身既是一个释放水的过程，环境相对湿度过大，生成的水无

35、法释放也会抑制碳化进一步进行。试验结果表明，相对湿度在50%70%之间时，混凝土碳化速度最快。一般认为碳化速度与相对湿度的关系呈抛物线状，在相对湿度40%60%时，碳化速度较快，50%时达到最大值。李果8的研究结果表明：当环境相对湿度超过临界环境相对湿度RH0时，混凝土内钢筋的腐蚀速度随着环境相对湿度、环境温度的升高而增大；当环境相对湿度低于RH0时，混凝土内钢筋的腐蚀速度很低，环境温度的变化对其不产生明显影响。徐道富9的试验研究发现环境相对湿度和混凝土的碳化速度二者近似呈反比关系。（2）温度的影响温度的影响比湿度略大，随着温度的升高，CO2在空气中的扩散逐渐增大，在混凝土中的扩散速度和碳化反

36、应速率也加快，因而碳化速度加快。（3）应力的影响混凝土构件在不同应力状态下碳化速度不同。混凝土受到拉应力，混凝土内部的微细裂缝扩展，使二氧化碳容易扩散，碳化速度加快。混凝土受到压应力，内部大量的微细裂缝闭合或是宽度减小，这抑制了二氧化碳的扩散，碳化速度减慢。但是当压力超过一定的限值时，会引起混凝土内部新的裂纹的发展，从而加速碳化。涂永明、吕志涛10对不同应力状态下的混凝土进行碳化试验发现：在应力水平不超过0.7倍的极限应力范围内，拉应力可促进碳化，压应力可减缓碳化，且拉应力越大，碳化速度越快，压应力越大，碳化速度越慢。（4）二氧化碳浓度的影响环境中二氧化碳的浓度越大，混凝土内外的二氧化碳的浓度

37、梯度就越大。根据Fick 第一扩散定律可知：浓度梯度越大，二氧化碳越容易进入混凝土，使得混凝土内部的二氧化碳的浓度升高，从而碳化反应速度增快。随着空气污染的日益加剧,大气中CO2浓度的逐渐升高, 混凝土碳化理论模型中碳化速度系数也随时间的变化而逐渐增大。3.施工因素施工因素主要是指混凝土的搅拌、振捣和养护条件等，它们主要通过影响混凝土的密实性来影响混凝土的碳化速度。实际调查结果表明：其他条件一样的情况下，施工质量越好，混凝土强度越高，密实性越好，抗碳化能力也越强；施工质量差，由于混凝土内部裂缝、蜂窝和孔洞等因素增加了二氧化碳在混凝土中的扩散路径，使得碳化速度加快。同样，养护方法与龄期的不同也会

38、造成密实性和可碳化物质的不同，从而会对碳化速度产生不同的影响。程宇科11的试验结果表明：经56d碳化后，混凝土的碳化深度比标准养护28d的碳化深度减小了15%左右。矿物掺合料特别是磨细矿物掺合料，用作混凝土的掺合料能够改善或提高混凝土的综合性能，其作用机理在于磨细矿物掺合料在混凝土中具有微集料效应、微晶核效应、火山灰效应和形态效应12。1.微集料效应混凝土可视为连续级配的颗粒堆积体系，粗集料的间隙由细集料填充，细集料的间隙由水泥颗粒填充，而水泥颗粒之间的间隙则需要更细的颗粒来填充。按照Aim和Goff 模型理论，当把掺有超细矿物掺合料的水泥基材料看作多元系统，则在该系统中存在一个最紧密堆积。其

39、值取决于超细矿物掺合料颗粒与水泥颗粒的直径比，该比值越小，最紧密堆积值越大。例如磨细矿渣粉的细度比水泥颗粒细，在取代部分水泥以后，这些小颗粒填充在水泥颗粒间的空隙里，使胶凝材料具有更好的级配，形成了密实结构和细观层次的自紧密堆积体系。同时还能降低标准稠度下的用水量，在保持相同用水量的情况下又可增加流动度，因此改善和易性。填充作用的另一好处是增加黏聚性，防止泌水离析，改善可泵性。2 微晶核效应磨细矿物掺合料的胶凝性虽然与硅酸盐水泥相比较弱，但它为水泥水化体系起到了微晶核效应的作用，加速水泥水化反应的进程并为水化产物提供充裕的空间，改善了水泥水化产物分布的均匀性，使水泥石结构比较致密，从而使混凝土

40、具有较好的力学性能。3.火山灰效应混凝土中掺入磨细矿物掺合料，在混凝土内部的碱环境中，磨细矿物掺合料吸收水泥水化时形成的氢氧化钙，且能促进水泥进一步水化生成更多有利的C-S-H凝胶，使集料接口区的氢氧化钙的晶粒变小，改善混凝土微观结构，使水泥浆体的孔隙率明显下降，强化了集料接口的粘结力，使得混凝土的物理力学性能大大提高。4.形态效应有些磨细矿物掺合料，如粉煤灰颗粒是煤粉在高温燃烧过程中形成的，绝大多数为玻璃微珠，这些玻璃体光滑、致密、粒细，比表面积小又有级配，能减少颗粒间的内摩阻力，从而减少混凝土的用水量，起到减水作用。在矿物掺合料研究方面，发达国家的工业废渣利用率虽较高，但大多用于回填和道路

41、基层材料，对多种废渣复合配制混凝土掺合料的研究较少，我国在这方面的研究处于领先地位，并且有一些利用复合型掺合料配制混凝土的文献资料及工程报道。王健,王永逵13掺用优质粉煤灰和硅灰为基料的辅料,研究表明：粉煤灰和硅灰可以发挥微集料的填充作用，改善水泥的浆体结构。由于其细度很高，都表现出很高的火山灰质效应。它们在高效减水剂、激发剂的作用下，将水泥熟料析出的Ca(OH)2转化成低钙硅比的C-S-H凝胶与C-A-H,成为第二胶凝材料，填充水泥石空隙，阻止Ca(OH)2晶体的生长，改善了水泥石与粗骨料界面的结合条件，使水泥石更为致密，晶粒细化。材料科学的常识告诉我们，在同类材料中，凡是提高致密度、晶粒细

42、化的措施，都可提高材料的强度和耐久性。雷进生、李奎明、刘章军14在C30高性能混凝土强度试验研究中采用一种复合矿物掺合料等量替代水泥。这种复合矿物掺合料，主要是复合磨细粉煤灰、磨细矿粉等多种活性矿物掺合料再加入少量激发剂配制而成的一种复合活性矿物掺合料。这种掺合料中各组分有机的配制在一起，省去了在实际工程中进行双掺配制的不便和困难，可以直接将这种复合矿物掺合料作为一种材料直接代替部分水泥，便于实际工程应用，并能够使混凝土的耐久性和强度更好。近年来也有采用三种掺和料同时掺入高性能混凝土中的研究报道，如姚直书、程桦、宋海清15在钻井井壁高强高性能混凝土的研制试验中，掺入了硅粉、磨细矿渣和粉煤灰的复合物，配制出C60C70的高性能混凝土。夏春16采用锂盐渣与粉煤灰研制出复合型高活性掺合料，研究表明锂盐渣与粉煤灰复合后的活性要高于单掺粉煤灰，得出在该复合掺合料中锂盐渣存在最佳掺