当前的世界环境

介绍

混凝土以水泥作为粘结剂，因此，它易受两种现象的影响:煅烧和碳化。¹水泥制造工艺消耗能量并产生二氧化碳（CO2）由于煅烧，而水泥的碳酸化，混凝土水合过程中碳酸钙形成的天然工艺，来自环境的增长二氧化碳，可能有助于减少的有趣环境因素这个温室气体。^2,3事实上，建筑施工中的水泥碳化可以减少环境中的二氧化碳，对温室效应有积极的影响。尽管如此，碳化可能会由于钢筋混凝土中的钢腐蚀而导致混凝土病理4。研究多孔混凝土排水中pH值变化对环境影响的重要性与水泥碳化有关。^5.在水解反应后，一旦系统处于平衡，碳酸钙的溶解度含有二氧化碳的溶解度导致酸度。在当今建筑中的可持续性要求强迫调查浪费可以回收的材料。^3.该研究重点是碳酸化在多孔混凝土中的影响，这可能包括使用它作为贡献铺面的总体的混凝土^6.建设可持续性。本研究的主要目的是调查透水混凝土标本的碳酸化的证据，在实验室和现场的压力和温度条件下，并验证透水混凝土标本的完整性，不同类型的水：蒸馏，碱性离子水，碳酸水和自来水。

材料和方法

该研究在马瑙斯开发，在巴西的亚马逊地区，以及涉及实验室和现场实验。

透水混凝土标本

基于巴西标准NBR 57387形成了可渗驰的混凝土样本，其定义了模具和固化混凝土样本的程序。基于对特性的研究，制备方法，标准质量控制以及渗透性混凝土优化方法8，形成了渗透混凝土的十个圆柱形标本，水泥与粗骨料1：4.4比例和水/水泥因子为0.3的压缩（表格1）。

表1：每虔诚的混凝土试样特征

将标本模塑成10厘米直径为20cm的圆柱形状。压实包括在施加15个柄部，通过相等的厚度的层施加15冲程。根据巴西标准NBR 5738的准则进行振动，固化和脱模，考虑到透水混凝土的特性与普通混凝土不同。^9.

使用蒸馏（DIS），电离（离子），龙头（TAP）和碳酸（图1）评估渗透速率。在将样品留到空气干燥24小时后，通过重量差来计算水吸附24小时后，通过样品渗透水（DIS，离子，龙头和轿车）后。

数字1：测量A）pH和温度;b）渗透率 点击此处查看数字

碳化和煅烧过程中的pH变异^10.：水泥制造中的化学反应，其中碳酸钙分离成二氧化碳和氧化钙，需要大量的热能，并将其二氧化碳释放到大气中。碳酸化（方程1和2）是煅烧（等式3）的反应，其中二氧化碳在其寿命期间（方程1至3）在混凝土中缓慢吸收。



水解反应消耗CO_3.^2-（AQ）并增加碳酸钙的溶解度。因此，二氧化碳的掺入在水中产生酸度，在等式3中显示的平衡之后，可以通过pH测量来检测的酸度：



因此，pH变化的指示可以用作验证透水混凝土标本中的碳酸化是否发生的方法。^13.对每个样品进行pH差评估(图1)，时间间隔为24小时，依次为DIS、ION、TAP、CAR。待样品风干24小时后，用±0.2 g的精密秤称重。

结果

在表2中提出了透水的混凝土样本平均渗透速率，pH e温度/之后。

表2：实验数据

讨论

渗透率

如图3所示，渗透速率显示出相同水类型的标本之间的几乎没有变化。最高速率（较小的过滤时间）总是在蒸馏水下，表明矿物质可能会影响渗透率。渗透率在预期参数范围内。^15.

图2：透水混凝土标本中不同类型的水过滤时间 点击此处查看数字

尽管如此，使用作为分组变量的抽水过滤时间的Kruskal-wallis Anova测试表明样品是均匀的，具有P.值= 0.429的车,P.- 对于离子的1.000，和P.-Value为0.317。表3显示了四种水类型过滤时间的描述性统计。

表3.过滤时间描述性统计

水吸附

根据七自由度非参数Kruskal-Wallis检验，以水的重量差作为分组变量，样品的水分吸附量从1.2%到1.6%不等，蒸馏水和自来水的吸附量低于碳酸水或离子水(表3)。结果显示P.-value= 0.339 for CAR，P.-value= 0.357对于ION，和P.-Value = 0.339用于DIS，暗示样品是均匀的。

表4.对透水混凝土标本的吸附

图2显示了渗透过程前后重量差异，表明在离子水下的水中吸附较高，然后是碳酸水，蒸馏水，蒸馏水，表明碳浓度较高的水趋于吸附更多的混凝土。样品之间的差异归因于混凝土模塑引起的孔隙率的差异。

图3：水渗透前后的重量差异渗透混凝土样本 点击此处查看数字

如图4所示，通过渗透混凝土样本过滤的所有水样都改变了它们的pH值。自来水和碳酸水显示出更高的pH差异，而电离和蒸馏水显示出较小的差异。这些结果表明，透水混凝土Adsorbs Co₂从碳酸水中，改变其pH值。

图4：透水混凝土试样的pH差异，过滤不同类型的水之前和之后 点击此处查看数字

kruskal-wallis测试，使用自来水pH的差异数据作为分组变量，导致了一个P.-价值的汽车0.860，P.- 离子0.471的价值，和P.-Value为DIS的0.481，暗示样品是均匀的（P.> 0.05）。

描述性统计（表5），天然水呈现在过滤后的pH和pH之间的pH之间的最大值差异，而电离水和蒸馏水显示在pH过滤之前和后的pH之间的差异的最低平均值。假设天然水需要较少的过滤时间来进行更大的pH变化，即用气体，离子水和蒸馏水的水需要保持在渗透混凝土的孔中以进行更大的pH变化。

表5:pH描述性统计

除了水泥浆料的典型微孔之外，还具有透水混凝土大型和相互连接的孔隙^11.，这种结构允许环境空气和水更容易地到达内部空间。当水流过透水的混凝土时，由于水泥浆料中的氢氧化钙和碳酸钙，水的pH值变化^12.，具有较低的pH值，表明更多碳酸钙或更大量的碳酸化。pH变化表明水遇到了氢氧化钙，pH增加。尽管如此，在该实验中，没有时间形成碳酸钙，因此，在这些实验室实验中，不可能通过在样品中的pH减少来检测碳酸化。

结论

在实验室和该领域中获得的结果表明：

透水混凝土试件对自来水和蒸馏水的吸收较低，如果用作路面铺装材料，可增加降雨条件下的稳定性;

过滤时间与渗透率相关，表现出不同的水类型的变化很小，表明透水混凝土使用不受水中的碳浓度限制;

通过透过渗透混凝土标本渗透后水样的pH增加，在实验室和现场实验中，建议雨水与水泥膏中氢氧化物的接触，但碳酸化和有限公司₂可能无法检测到封存，可能是因为没有足够的时间碳酸钙形成。

这些初步研究表明，未使用的方法未检测到碳化，因此执行其他测试将是有趣的，例如X射线衍射，以鉴定所测试的样品中的化学成分，其作为水泥中碳酸化的证据。

致谢

作者感谢Fernando Pessoa（Porto - Portugal）为我们提供的指导，Uninorte University - Laureat International允许使用化学实验室和具体实验室的土木工程课程，Manaus，亚马逊，巴西的协调国家基础设施与运输部 - DNIT，巴西，为支持科学研究。这项研究没有外部资金来源。

参考文献

1. Haselbach L.，Thomle J.混凝土加速碳封存的另一种机制。可持续的城市和社会，2014; 12：25。
   十字架
2. Thomle J.，Haselbach L.通过渗透混凝土剥离水的衰退。可持续的城市和社会，2011; 12：25。
3. Pade C.， Guimarães M. CO₂100岁的透视上吸收混凝土。水泥和具体研究，2007; 37：1348-1356.HõLTZF. C.在城市排水中使用渗透混凝土：技术可行性和环境影响分析。硕士论文UFR，工程学院，波西格，2011年巴西。
4. Ho L.S.，Nakarai K.，Ogwa Y.，Sasaki T.，Morioka M.内含物质含量对水泥处理的砂浆中碳酸化进展的影响及碳酸化对抗压强度的影响。水泥和混凝土复合材料，2018;85:9。
   十字架
5. 分支J.L，EPPS R.，Kosson D. S。碳酸化对粉煤灰更换的微量旋流材料中碳化对散装和ITZ孔隙率的影响。材料科学与工程进展，2018;103：170。
6. El-Hassan H.，Kianmehr P.使用GGBS制造的透水混凝土路面的可持续性评估和物理特征。Matec会议网页, 2017;120:07001。
   十字架
7. AssociaçãoBrasileiradeNormasTécnicas。NBR 5738：圆柱形和棱柱形混凝土样品的成型和固化。（在葡萄牙语），里约热内卢，1994年。
8. Rangelov M.，Nassiri S.，Chen Z.，Russell M.，Uhlmeyer J.质量评估测试为渗透混凝土铺路铺设。国际路面研究与技术杂志，2017; 10（3）：245。
   十字架
9. Batezini R.，Balbo J.T.恒流混凝土恒定落叶液压导电性研究。Ibracon结构和材料杂志，2015,8（3），248-259。
10. 陈志刚，陈志刚，陈志刚，等。天然建筑材料的生命周期评估:碳化、混合物成分和运输在大麻混凝土块环境影响中的作用。清洁生产杂志，2017; 149：1051。
    十字架
11. 王志强，王志强，王志强，等。干燥与加速碳化耦合模拟研究进展[j]。水泥和具体研究, 2018; 104:1。
    十字架
12. Hunnicutt W.，Spruble L.，Mondal P.合成方法对钙硅酸钙 - 水合物碳酸化的影响。美国陶瓷学会，2017; 100：3736。
    十字架