1、环境条件对微硅粉混凝土碳化速度的影响:
(1)光照和温度。混凝土碳化与光照和温度有直接关系。温度升高,碳化反应和CO2扩散速度加快,所以碳化速度加快。阳光的直射,加速了其化学反应,也能使碳化速度加快。
(2)相对湿度。相对湿度决定孔隙水的饱和程度。碳化是液相反应,在相对湿度低于45%的空气中(干燥状态)的混凝土很难碳化;在相对湿度大于95%的潮湿空气中或在水中的混凝土由于透气性小,反而难以碳化。在45%-95%的环境相对湿度范围,随着环境相对湿度的增大,混凝土的碳化速度降低。
(3)环境中CO2浓度。CO2浓度越高,碳化速度就越快。一般认为,混凝土的碳化速度与CO2浓度的平方根成正比。
2、其他因素对微硅粉混凝土碳化的影响:
(1)不同应力状态对混凝土碳化的影响。混凝土施加应力之后对内部的微细裂缝起到了抑制或扩散作用。微细裂缝的存在使CO2容易渗透,引起碳化速度加快,但施加了压应力之后,使混凝土的大量微细裂缝闭合或宽度减小,CO2的渗透速度减慢,从而减弱了混凝土的碳化速度。当然,混凝土中的压应力过大时,也可使是混凝土产生微观裂缝,加速碳化过程;相反,施加拉应力后,混凝土的微裂缝扩展,加快了混凝土的碳化速度。另外,碳化速度随时间的增长也越来越慢。
(2)裂缝对硅灰混凝土碳化的影响。混凝土的碳化破坏过程,多是由于各种有害物质从外部向内部的渗透或迁移作用。因而混凝土结构的抗渗性是反应其耐久性的一个综合性指标。裂缝的存在将直接影响到混凝土的渗透性与耐久性,并且由于碳化能够通过裂缝较快的渗入到混凝土内部,因而裂缝处混凝土的碳化速度要大于无裂缝处。 微硅粉广泛应用于钢包底吹氩透气砖,JR-DY型系列钢包底吹氩透气砖采用高纯、致密原料制成的高新技术产品,经专家鉴定,其性能和技术水平处于国内领先。钢包底吹氩透气砖具有吹通率高、气流量可调、抗冲刷、耐侵蚀、使用寿命长、安全性高等特点。有利于净化钢液成分和均匀温度。(1)、由于加入的微硅粉与试样基质中的Al2O3、MgO、CaO在高温下反应产生了液相,因此,试样的高温抗折强度随着微硅粉加入量的增加而降低。
(2)、微硅粉加入量越少,试样的永久线变化越小;微硅粉含量较高的试样,在初次加热时产生膨胀,在随后的加热中收缩,因此更容易产生裂纹;而微硅粉含量较低的试样则相反,在初次加热产生膨胀后,没有产生进一步的永久线变化,因此难以形成裂纹。
(3)、热震循环导致试样内部产生裂纹,因此,随着热震循环次数的增加,试样的弹性模量逐渐降低;微硅粉含量不同,热震后试样的弹性模量降低幅度也不同:微硅粉加入量越少,试样内部产生的裂纹越少,其弹性模量的降低幅度也越小,抗热震性能越好。
(4)、微硅粉加入量越少,试样横断面上产生的裂纹越少,试样的抗剥落性越好。另一方面,微硅粉含量较高,高温时试样热面的烧结使材料发生收缩。
(5)、微硅粉加入量越少,浇注料的抗侵蚀性越好。由于没有发现微硅粉含量不同的各试样在渣的渗透量方面存在明显差异,因此认为,微硅粉仅仅降低材料的熔融温度而影响其抗侵蚀性。混凝土在搅拌沙石时,为了获得混凝土施工要求的流动性,经常需要多加一些水(超过水泥水化所需水量),这些多加的水不仅使水泥浆变稀,胶结力减弱,而且多余的水分残留在混凝土中形成水泡或水道,随混凝土硬化而蒸发后便留下大量的气孔。从而减少混凝土实际受力面积,而且在混凝土受力时,易在孔隙周围产生应力集中。
在混凝土中,内部泌水受骨料颗粒的阻挡而聚集在骨料下面形成多孔界面。在骨料界面过滤区形成的Ca(OH)2要多于其它区域。Ca(OH)2晶体生长较大并有平行于骨料表面的较强取向性。平行于骨料表面的大Ca(OH)2晶体较易开裂,比水化硅酸钙凝胶(C-S-H)薄弱。水泥浆与骨料之间的界面过滤区由于多孔和有许多定向排列的大Ca(OH)2晶体,而成为混凝土内部的强度薄弱区。HPC中由于掺入一定量的微硅粉,微硅粉即硅灰,其强度与普通混凝土(不掺硅粉)相比,有明显改善。
我们通过实验得到大量的详细数据:以15%的微硅粉取代水泥,则在水泥颗粒数量与微硅粉颗粒数量的比例为1∶2000000,即二百万个微硅粉对一个水泥颗粒,因此微硅粉对HPC强度有很大影响。在HPC中小于水泥颗粒直径100倍的微硅粉,填充于水泥浆体的孔隙间,填充于水泥颗粒的空隙间,其效果如同水泥颗粒填充在骨料空隙之间和细骨料填充在粗骨料空隙之间一样,从微观尺度上增加HPC的密实度,提高了HPC的强度,这就是微硅粉的“填充效应”。在HPC中,填充于水泥浆体中的微硅粉使水泥浆体孔的数量明显减少,匀质性提高,而总空隙率基本保持不变。
水泥浆与骨料界面过渡区的微硅粉,降低了HPC的泌水,防止水分在骨料下面聚集,使骨料界面过渡区与水泥净浆的显微结构相似,从而提高了界面过滤区的密实度和有效减小界面过渡区的厚度。微小微硅粉颗粒成为Ca(OH)2的“晶种”,使Ca(OH)2晶体的尺寸更小,取向更随机。因此,微硅粉的加入不仅提高了HPC中水泥净浆与骨料的粘结强度,又消除了混凝土中不同复合组分的“弱连接”问题,使HPC具有复合材料的特性。颗粒在HPC中起着增强作用,而不仅仅是惰性的填充物。微硅粉对水泥净浆(无骨料)的强度提高影响不是很大,但却能使相同水胶比的混凝土的强度明显高于其基体(净浆)的强度。