弯曲作用下混凝土碳吸收能力及孔隙演化研究

赵燕茹; 关鹤; 王晓勇; 时金娜

doi:10.3724/j.gyjzG24122004

弯曲作用下混凝土碳吸收能力及孔隙演化研究

doi: 10.3724/j.gyjzG24122004

1. 内蒙古工业大学土木工程学院, 呼和浩特 010051;
2. 内蒙古工业大学理学院, 呼和浩特 010051;
3. 内蒙古通辽市住房和城乡建设局综合保障中心, 内蒙通辽 028000

基金项目:

国家自然科学基金项目（12162025，12472181，52308261）；内蒙古自治区自然科学基金项目（2021LHMS05010）；内蒙古自治区直属高校基本科研业务费项目（JY20220139，ZTY2023061）；内蒙古自治区硕士研究生科研创新项目（S20231140Z）。

详细信息

作者简介:
赵燕茹，博士，教授，主要从事混凝土力学及耐久性的研究。

通讯作者:
时金娜，shijinna@imut.edu.cn。

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出版历程
- 收稿日期: 2024-12-20
- 网络出版日期: 2025-07-15

Study on Carbon Absorption Capacity and Pore Structure Evolution of Concrete Under Bending Load

1. School of Civil Engineering, Inner Mongolia University of Technology, Hohhot 010051, China;
2. College of Science, Inner Mongolia University of Technology, Hohhot 010051, China;
3. Comprehensive Security Center of Tongliao Housing and Urban-Rural Development Bureau, Tongliao 028000, China

摘要

摘要: 为了研究荷载水平作用下混凝土的碳吸收能力，通过X射线衍射法（XRD）、热重法（TG）、压汞法（MIP）阐述了不同碳化处理时间与荷载水平下混凝土的力学与碳吸收能力的影响规律，采用灰熵关联度法分析了不同孔结构对混凝土固碳量的影响。结果表明：不同荷载水平下混凝土受压区固碳量随着碳化处理时间的增加先升高后平缓，碳化处理初期，混凝土最可几孔径与大孔数量增加，固碳量增加；碳化处理中期其最可几孔径减小，固碳量趋于平缓；碳化处理后期其孔隙率降低，孔隙曲折度增加，固碳量趋于平缓，对混凝土固碳量的影响依次为孔隙曲折度>最可几孔径>孔隙率。荷载与碳化处理共同作用的混凝土在较高的荷载水平时，混凝土孔的联通性与固碳量增加，60%荷载水平下的混凝土受压区随着碳化处理时间的增加，大孔数量不断增加，其碳吸收能力最好，对混凝土固碳量的影响依次为大孔>大毛细孔＞凝胶孔>中型毛细孔。
- 混凝土 /
- 碳化处理 /
- 荷载水平 /
- 孔结构 /
- 灰熵
Abstract: In order to study the carbon absorption capacity of concrete under load， X-ray diffraction（XRD）， therrmogravimetry（TG） and mercury intrusion porosimetry（MIP） were used to explain the influence of different carbonization treatment time and load level on the mechanics and carbon absorption capacity of concrete.The grey entropy analysis method was used to analyze the effect of different pore structures on the CO₂ uptake of concrete. The results show that the CO₂ uptake in the compressive zone of concrete under different load levels increases first and then flat with the increase of carbonization time.In the early stage of carbonization treatment， the number of the most probable pore size and macropores of concrete increased， and the CO₂ uptake increases. In the middle stage of carbonization treatment， the most probable pore size decreases， and the CO₂ uptake tends to be gentle. In the later stage of carbonization treatment， the porosity decreases， the pore tortuosity increases， and the CO₂ uptake tends to be gentle. The order of influence on the CO₂ uptake of concrete is pore tortuosity > most probable pore size > porosity. When the concrete under the combined action of load and carbonization treatment is at a higher load level， the connectivity of concrete pores and the amount of CO₂ uptake increase. The number of large pores in the compressive zone of concrete under 60 % load level increases with the increase of carbonization treatment time， and its carbon absorption capacity is the best. The order of influence on the CO₂ uptake of concrete is macropore > large pores > gelpores > medium pores.
- concrete /
- carbonation treatment /
- load level /
- pore structure /
- grey entropy analysis

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参考文献(28)

[1]	巴明芳，张丹蕾，赵启俊，等. 碳化与氯盐复合作用下硫氧镁胶凝材料的护筋性［J］. 建筑材料学报，2021，24（5）：946-951.
[2]	李晓珍，柳俊哲，闫加利，等. 碳化与氯盐对混凝土孔溶液中钢筋钝化的影响［J］. 建筑材料学报，2020，23（1）：224-229.
[3]	SHI C J，LI Y K，ZHANG J K，et al. Performance enhancement of recycled concrete aggregate：a review［J］. Journal of Cleaner Production，2016，112：466-472.
[4]	ZHANG D，GHOULEH Z，SHAO Y X，Review on carbonation curing of cement-based materials［J］. Journal of CO₂ Utilization，2017，21：119-131.
[5]	ASHRAF W. Carbonation of cement-based materials：challenges and opportunities［J］. Construction and Building Materials，2016，120：558-570.
[6]	唐官保，姚燕，王玲，等. 应力作用下混凝土碳化深度预测模型［J］. 建筑材料学报，2020，23（2）：304-308.
[7]	金祖权，孙伟，张云升，等. 荷载作用下混凝土的碳化深度［J］. 建筑材料学报，2005，8（2）：179-183.
[8]	李轲楠. 服役混凝土抗渗透性与抗碳化性的研究［D］. 南昌：南昌大学，2012.
[9]	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（自然科学版），2003（5）：573-576.
[10]	万小梅. 力学荷载及环境复合因素作用下混凝土结构劣化机理研究［D］. 西安：西安建筑科技大学，2011.
[11]	张云升，孙伟，陈树东，等. 弯拉应力作用下粉煤灰混凝土的1D和2D碳化［J］. 东南大学学报（自然科学版），2007（1）：118 -122.
[12]	迟培云，梁永峰，于素健. 提高混凝土耐久性的技术途径［J］. 混凝土，2001（8）：12-15.
[13]	DOERR B A. Chemical changes in concrete due to the ingress of aggressive species［J］. Cement and Concrete Research，2000，30（3）：411-418.
[14]	GLASSER F P，MARCHAND J，SAMSON E. Durability of concrete-degradation phenomena involving detrimental chemical reactions［J］. Cement& Concrete Research，2008，38（2）：226-246.
[15]	张平，王曙光，韩建德，等. 静力荷载作用下混凝土抗碳化性能及微观结构演化［J］. 混凝土，2017（10）：45-51.
[16]	黄浩. 基于水化惰性胶凝材料的CO₂矿化养护建材机制研究［D］. 杭州：浙江大学，2019.
[17]	钱觉时，别安涛，李昕成. 水泥混凝土中MgO来源与作用的研究进展［J］. 材料导报，2010，24（11）：128-131.
[18]	SEONHYEOK K，JOONHO S，YOON H N，et al. Exploration of effects of CO₂ exposure on the NO_x-removal performance of TiO₂-incorporated Portland cement evaluated via microstructural and morphological investigation［J］. Journal of Building Engineering，2022，45，103609.
[19]	CARLOS M，VITO F，MIRIAN V L. Modification of CO₂ capture and pore structure of hardened cement paste made with nano-TiO₂ addition：Influence of water-to-cement ratio and CO₂ exposure age［J］. Construction and Building Materials，2021，275，122131.
[20]	韩建德，潘钢华，孙伟，等. 荷载与碳化耦合因素作用下混凝土的耐久性研究进展［J］. 材料导报，2011，25（增刊1）：467-469，473.
[21]	SUN M，ZOU C Y，XIN D B. Pore structure evolution mechanism of cement mortar containing diatomite subjected to freeze-thaw cycles by multifractal analysis［J］. Cement and Concrete Composites，2020，114，103731.
[22]	赵燕茹，刘明，王磊，等. 碳化高温后普通混凝土抗压强度及孔结构演化规律［J］. 材料导报，2022，36（19）：110-117.
[23]	苗连娟. 混凝土微观孔结构与双重孔隙介质渗透率模型［D］. 哈尔滨：哈尔滨工业大学，2019.
[24]	张丰，莫立武，邓敏，等. 碳化对钢渣-水泥-CaO-MgO砂浆强度和微观结构的影响［J］. 建筑材料学报，2017，20（6）：854-861.
[25]	黄毓，逯静洲，王建伟，等. 轴压荷载作用下混凝土碳化特性试验研究［J］. 混凝土，2022（5）：65-68.
[26]	SILVA D A，JOHN V M，RIBEIRO J L D，et al. Pore size distribution of hydrated cement pastes modified with polymers［J］. Cement and Concrete Research，2001，31（8）：1177-1184.
[27]	牛建刚，牛荻涛，刘万里. 弯曲荷载影响粉煤灰混凝土碳化规律的研究［J］. 硅酸盐通报，2011，30（1）：140-146.
[28]	杜栋，庞庆华. 现代综合评价方法与案列精选［M］. 北京：清华大学出版社，2005.