聚合铝改性矿渣水泥碳化性能研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

混凝土的碳化是指空气中的co₂扩散进入混凝土孔隙中，溶于孔隙水形成碳酸，并与溶解在孔溶液中的水泥水化产物ca(oh)₂等碱性物质发生化学反应的过程。碳化减少了混凝土内部碱性物质的含量，使得混凝土ph值下降，导致了钢筋钝化膜的消失，加速了钢筋的锈蚀，从而加剧了混凝土结构的损伤劣化^[1]。

自上世纪70年代以来，随着工业化的不断发展，大气中的二氧化碳浓度逐年升高，降低了混凝土结构的长期耐久性能加速了混凝土损伤劣化进程^[2]。此外，现代混凝土均添加矿渣、粉煤灰等矿物掺合料，但是矿物掺合料的引入会降低混凝土中碱性物质的含量，同时掺合料中的活性成分(sio₂，al₂o₃，fe₂o₃)会与ca(oh)₂发生二次水化反应，从而进一步减少了水泥浆的可碳化碱性物质，降低了混凝土的抗碳化能力^[3,4]。

目前，关于掺有矿渣的水泥基材料碳化的研究已取得一些进展。gruyaert^[5]研究表明: 矿渣的掺入会导致混凝土碳化系数的增加，从而降低混凝土的抗碳化性能，掺有70%以上矿渣的混凝土抗碳化性能有着明显的降低。borges^[6]研究表明: 在养护温度60℃以下，试样具有较小的总碳化速率和c-s-h 碳化速率。bouikni^[7]saeki的试验结果表明: 矿渣的掺入可以更好的改善混凝土的孔结构，掺有65% 矿渣比掺有50%矿渣的混凝土更容易碳化，高炉矿渣（bfs）和ca(oh)₂之间的反应活性取决于对ca(oh)₂含量和bfs的水化程度。张雄^[8]的研究表明掺有超细高炉矿渣(spbfs)比bfs具有更好的抗碳化能力，原因是spbfs可以形成紧密的浆体结构并减小有害孔的数量。sulapha^[9]等试验结果表明: 磨细高炉矿渣(ggbs)的掺入水平、细度是影响混凝土抗碳化能力的重要因素，然而除了掺有高纯度ggbs的混凝土，ggbs的添加会导致混凝土抗碳化能力的削弱，这是由于就碳化而言，ca(oh)₂的减少比孔改善的程度更具有控制性。

2. 研究的基本内容与方案

水泥水化产物中的主要成分是水化硅酸钙（c-s-h）凝胶，其对水泥胶凝能力起决定性作用。硅和铝具有相似的四面体配位结构，所以铝在c-s-h凝胶与硅发生取代是一种普遍的现象。al(Ⅲ)取代si(Ⅳ)会带来一个永久的负电荷，改变颗粒的电荷分布情况，势必会对早期强度、凝结时间产生影响；而且al取代改变c-s-h主链序列和结构，也会对凝胶粘结性和耐久性产生影响。因此，需要研究确定al掺杂在主链的位置以及掺杂机理，并实验探究掺杂对其力学性能和碳化性能的影响，无机高分子絮凝剂聚合氯化铝对水泥和矿渣胶凝材料进行改性，前期研究表明有助于提高胶凝材料强度，本课题拟对聚合铝改性矿渣水泥的抗碳化性能进行研究，以评价聚合铝改性对耐久性能的影响。

具体实验步骤

1.查阅并研究该课题方向的文献，对影响矿渣水泥碳化性能的因素进行调研，

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所

需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－12周：集中开展实验，成型混凝土和水泥胶砂试样，养护后进行快速碳

4. 参考文献（12篇以上）

[1] han j，sun w，pan g，etal． monitoring the evolutio of accelerated carbonation of hardened cement pastes by x-Ｒay computed tomography［j］．journal of materials in civil engineering，2012，25(3) : 347-354．

[2] yoon i s，opuro lu o，park k b． effect of global climatic change on

carbonation progress of concrete ［j］ atmospheric environment，2007，