混凝土碳化機理、影響因素及預(yù)測模型

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1、第31卷第3期華北水利水電學(xué)院學(xué)報V01．3lNO．32010年6月JournalofNorthChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPowerJun．20l0文章編號：1002—5634(2010)03—0035—05混凝土碳化機理、影響因素及預(yù)測模型陳樹亮(廣西壯族自治區(qū)水利科學(xué)研究院，廣西南寧530023)摘要：為尋找碳化混凝土的處理方法、防止混凝土碳化，總結(jié)了影響混凝土碳化的因素及其對混凝土碳化的影響．介紹了國內(nèi)外學(xué)者提出的碳化預(yù)測模

2、型．發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)致鋼筋表面的鈍化膜破壞以致鋼筋銹蝕，是造成混凝土結(jié)構(gòu)耐久性劣化、影響混凝土結(jié)構(gòu)壽命的重要因素．提出了對碳化混凝土的處理方法和防止混凝土碳化的措施．關(guān)鍵詞：碳化機理；影響因素；預(yù)測模型；混凝土；預(yù)防措施中圖分類號：TU528文獻標(biāo)志碼：A碳化是指酸性物質(zhì)CO，與混凝土接觸后，在有2碳化的影響因素水存在的條件下，與混凝土中的堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，造成混凝土中堿度下降的過程．其他的酸性物質(zhì)如混凝土的碳化影響因素有很多，主要的影響因SO，HC1，C1，也會與混凝土中的堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)素可以分為3類．

3、造成混凝土的堿度下降，這也就是廣義的碳化，即混2．1材料因素凝土的中性化．在通常大氣環(huán)境下，混凝土中性化主2．1．1水灰比要是由碳化造成的．水灰比在一定程度上決定了CO的擴散系數(shù)，會影響到混凝土的碳化速率．水灰比是決定混凝土1混凝土碳化機理孔結(jié)構(gòu)與孔隙率的主要因素，一般情況下，水灰比增混凝土是一種多孔的結(jié)構(gòu)材料，其內(nèi)部存在著大，混凝土的孔隙率會增大，CO的擴散系數(shù)增加，大量的微孔，這些微孑L大多通過直接或間接的方式混凝土的碳化速率加大．連通．混凝土暴露在空氣中時，空氣中的CO：滲2．1．2水泥的品種

4、與用量透人混凝土的表面以及微孑L中，在有水存在的情況水泥的品種和用量決定了水化后單位體積混凝下，與其中的堿性物質(zhì)Ca(OH)和C—s—H凝膠土中水化產(chǎn)物的含量，即有多少可以碳化的物質(zhì)．另外，不同品種的水泥、混凝土的滲透性能也不相同，等發(fā)生反應(yīng)，生成CaCO和H0．這一碳化過程是并且會影響到混凝土的碳化速率．試驗表明，礦在氣相、液相和固相中進行的一個復(fù)雜的多相連續(xù)渣水泥混凝土比一般普通硅酸鹽水泥混凝土碳化快的物理化學(xué)過程．碳化的結(jié)果：一方面，生成的10％～20％，在室外暴露條件下更快達50％～CaCO

5、等固態(tài)物質(zhì)，會堵塞在混凝土孔隙中，使混凝90％．水泥品種確定的情況下，水泥用量越大，單位土的孔隙率下降，大孔減少，減弱了后續(xù)的CO的體積混凝土中可碳化的水化產(chǎn)物就越多，可以消耗擴散，從而提高混凝土的密實度和強度；另一方面，的CO，也就越多，從而碳化速率也就越?。畷档涂紫端械腸a(OH)濃度以及pH值，導(dǎo)致2．1．3骨料的品種及粒徑鋼筋鈍化膜破壞，引起鋼筋銹蝕．骨料的粒徑大小對骨料一水泥漿粘結(jié)有很大的影響，而骨料一水泥漿的界面有一個過渡層，過渡層收稿日期：2010—05—17作者簡介：陳樹亮(19

6、82一)，男，廣西合浦人，助理工程師，主要從事混凝土施工方面的研究36華北水利水電學(xué)院學(xué)報2010年6月內(nèi)結(jié)構(gòu)疏松，孔隙較多．因此，不同骨料，不同的粒徑的溶液較少，碳化速率還是較慢．研究表明，相對濕對界面層有影響，自然也會影響CO的擴散，從而度在70％～80％左右的中等濕度時，碳化速率對混凝土的碳化速率造成影響．最快．一般說來，骨料的粒徑太大使得其與水泥漿結(jié)2．2．3溫度合較差，粒徑太小又會使結(jié)合面的面積增大，因此，溫度對化學(xué)反應(yīng)的影響通常用Arrhenius方程只有選擇較為合適的粒徑的骨料，才會使

7、碳化速率來表示，即小．另外，具有堿活性的骨料在混凝土的養(yǎng)護過程中k=Zexp(一Ea／RT)，會發(fā)生堿一骨料反應(yīng)，消耗Ca(OH)，從而使碳化式中：k為化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)；Z為活化能；R速率加快．為氣體常數(shù)；T為絕對溫度．2．1．4混凝土摻合料對于一般的化學(xué)反應(yīng)，溫度每升高10℃，反應(yīng)把粉煤灰摻入普通水泥混凝土中，由于水泥中速率加快2～3倍．溫度對混凝土碳化的影響有兩方的熟料量相應(yīng)的減少了，混凝土吸附CO，的能力也面：溫度的升高使CO的溶解度降低，但有使反應(yīng)會降低；同時由于粉煤灰混凝土的早期強度

8、比較低，常數(shù)增大的可能．目前，各國學(xué)者在CO，對混凝土孔結(jié)構(gòu)差，加速了CO，的擴散速度，從而會加快碳碳化速率的影響方面的意見不太一致．化速度．Pagataki研究了砂漿與混凝土中摻加粉煤2．2．4應(yīng)力狀態(tài)灰對碳化的影響，結(jié)果表明，粉煤灰摻量為10％，試驗表明，當(dāng)，不超過0．7fc(fc為混凝土的抗壓20％，30％的混凝土的碳化速率與不摻粉煤灰的混強度)時，壓應(yīng)力對碳化起延緩作用；壓應(yīng)力為0．7fo凝土相比，其碳化速率分別提高了1．06，1．13，時的碳化速率與無壓應(yīng)力