用超臨界二氧化碳改造水泥基建材的理論和試驗研究.pdf

1、水泥基材料在土木工程中有著廣泛的應用,其中常見的有混凝土、水泥瓦、水泥板和再生磚等等這些組成成分中含有水泥的建筑材料。它們之所以有著最廣泛的應用,是因為其較好的防水性、易加工性、易獲得性和經(jīng)濟性等特點。但是隨著人類對各種建筑材料性能要求的不斷提高和人類物質生活的不斷發(fā)展,也對水泥基材料提出了更高的要求,比如高強,高抗?jié)B,良好的防水性能等等,因此改造混凝土等水泥基建材的工作也顯得格外重要。另一方面,水泥產(chǎn)業(yè)的制造活動會排放大量二氧化碳到大

2、氣中,近年來全球溫度升高,隨著人類工業(yè)活動的大量開展,溫室氣體二氧化碳的大量排放被認為是溫室效應的最主要原因。
　　本文以開發(fā)可回收利用二氧化碳的良好建材為出發(fā)點,研究用超臨界二氧化碳改造混凝土等建材的碳化深度和性能改變。首先主要歸納目前國內外對于水泥基材料碳化的認識和結論;全面闡述和分析混凝土碳化的機理,包括混凝土自然碳化的機理和超臨界碳化的機理;分析影響碳化的各種因素,確定了超臨界碳化的情況下,影響碳化深度最主要的三個參數(shù):碳

3、化時間、二氧化碳的密度和水泥基材料的強度;根據(jù) A.Saetta的文獻建立多孔材料耦合封閉微分方程組,為后面的數(shù)值分析做好基礎工作。
　　介紹根據(jù)國外的設備構想而自主設計、開發(fā)和組裝的一套超臨界二氧化碳處理水泥基材料的設備,并且進行超臨界二氧化碳碳化混凝土和水泥等水泥基材料的試驗研究,這是本文最主要的創(chuàng)新點。試驗主要側重于碳化后水泥基材料的碳化深度和強度變化、各種材料吸收二氧化碳的能力等方面;同時分析碳化深度與各影響參數(shù)的關系。<

4、br>　　利用試驗數(shù)據(jù)結果修正了偏微分方程組中與超臨界碳化相關的參數(shù)指前因子A,然后利用Comsol軟件進行混凝土超臨界碳化的數(shù)值模擬,比較之前的試驗結果,驗證數(shù)值模型的有效性后,對數(shù)值分析結果進行擬合,按照牛荻濤公式的形式,提出了超臨界碳化情況下的混凝土碳化深度計算公式;又根據(jù)試驗數(shù)據(jù),擬合回歸得出了混凝土碳化后抗壓強度增加值的預測公式和三種強度的混凝土在中密度超臨界二氧化碳碳化下吸收二氧化碳重量的公式,便于試驗和應用中預測碳化后的混