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影响混凝土碳化深度的因素有哪些?

发稿时间:2020-02-21

混凝土碳化指混凝土中的Ca(OH)2与空气中CO2或水中溶解的CO2或其它酸性物质反应变成CaCO3而失去碱性的过程。碳化后,混凝土的碱度降低,当碳化超过混凝土的保护层时,在水与空气存在的条件下,会使混凝土失去对钢筋的保护作用,钢筋容易发生锈蚀膨胀削弱混凝土对钢筋的握裹力,严重时,可能导致钢筋混凝土构件的破坏。材料因素和环境因素以及施工因素等对混凝土自身的密实性和Ca(OH)2等碱性物质的含量是影响混凝土碳化的最主要原因。

 

01、材料因素

 

1)水泥品种

不同的水泥品种所含的包含的矿物成分不同,水泥的活性也不同,对混凝土强度和碱性的影响也有所不同。一般来说,早强型的水泥品种的抗碳化能力也较高,普通硅酸盐水泥要比早强硅酸盐水泥碳化稍快,对同一熟料的水泥来说,混合材含量越高,其活性混合材越易与水泥水化产物Ca(OH)2反应,加速其碳化速度。

 

2)水泥用量

水泥用量的增加,一方面增加混凝土中的碱含量,提高孔溶液中的PH值,提高混凝土的抗碳化性能,另一方面水泥用量越多,混凝土的密实性越高,碳化速度也就越慢,它们之间呈反比例关系。

 

3)水灰比的大小

水灰比是指拌制混凝土时所用的水和水泥的重量之比,它决定混凝土的强度、耐久性和其他一系列物理性能的组要参数。混凝土的水灰比越低,其强度越高,混凝土的密实程度也越高,CO2扩散的阻力就越大。水灰比越大,混凝土的孔隙率增加,密实度降低,渗透性增大,碳化速度增大。当水灰比从0.4增长至0.8时,二氧化碳在混凝土中的扩散能力将达到10倍,当水灰比超过0.65时,其碳化速度将大大加快,水灰比在0.55以下时,碳化速度将受到一定的抑制,抗碳能力有所加强。龚洛书通过试验给出水灰比对碳化速度影响系数的公式

 

对于轻骨料混凝土:η=0.0172.06W/C

对于普通混凝土:η=4.15W/C1.02

 

4)掺合料的影响

在混凝土中掺入矿物掺合料对碳化主要有两方面的作用:一方面,矿物掺合料等量取代水泥,降低水泥用量使水灰比增大,其矿物掺合料的活性效应使碱含量减低,对混凝土的抗碳性能具有副作用;另一方面,矿物掺合料与水泥复合改善胶凝材料级配降低空隙率,提高密实性,具有一定的改善作用。随着粉煤灰掺量的增加,负面影响逐渐大于正面影响,不利于混凝土抗碳化性能的提高。

 

5)骨料品种及级配

混凝土中的骨料本身一般比较坚硬、密实,总的说来,天然砂、砾石、碎石比水泥浆的透气性小,因此混凝土的碳化主要通过水泥浆体进行。但是,在轻混凝土中,由于轻质骨料本身气泡多,透气性大,所以能通过骨料使混凝土碳化。一般说来,轻混凝土比普通混凝土碳化快,需要掺用加气剂或减水剂来减缓它的碳化速度。

 

骨料品种和级配不同,其内部孔隙结构差别很大,直接影响着混凝土的密实性。材质致密坚实,级配较好的骨料的混凝土,其碳化的速度较慢。

 

6)外加剂

外加剂已经成为现今混凝土不可缺少的组分,外加剂可以降低水胶比,改善混凝土的和易性,提高密实性,对混凝土的碳化具有改善作。一般来说,选用优质的加气剂和缓凝剂可以加强混凝土的工程质量,使混凝土发挥出更优越的性质,从而使碳化反应大大减低。

 

02、环境因素

 

1)湿度

混凝土碳化是液相反应,十分干燥的混凝土即一直处于相对湿度低于25%空气中的混凝土很难碳化,在空气湿度50%75%的大气中,不密实的混凝土最容易碳化。但在相对湿度95%的潮湿空气中或在水中的混凝土反而难以碳化,这是因为混凝土含水时透气性小,碳化慢。在湿度相同时,风速愈高、温度愈高,混凝土碳化也愈快。另外,对室外淋雨环境,混凝土所处位置对碳化速度也有一定的影响。

 

2)光照和温度

混凝土碳化与光照和温度有直接关系。随着温度提高,CO2在空气中的扩散逐渐增大,为其与CaOH2反应提供了有利条件。阳光的直射,加速了其化学反应,碳化速度加快。实验研究表明,CO2浓度10%,相对湿度80%的条件下,温度40℃混凝土的碳化速度是20℃2倍;CO2浓度5%,相对湿度60%的条件下,温度30℃的碳化速度是10℃1.7倍。

 

03、施工与养护

 

1)施工

在施工工程中,混凝土搅拌不均匀或浇筑后振捣不足都会影响混凝土的匀质性和自身密实性。施工不当造成混凝土内部存在空洞、麻面等现象,混凝土的整体强度就会降低,CO2和水分渗入的可能性就大大提高,混凝土的抗碳化能力就会降低。

 

2)养护

浇筑后的养护是影响混凝土密实性的一个重要因素,养护方法不当、养护时间不足时,就会造成混凝土内部毛细孔道粗大,且大多相互连通,严重时会引起混凝土出现裂缝等缺陷,使水、空气、侵蚀性化学物质沿着粗大的毛细孔道或裂缝进入混凝土内部,从而加速混凝土的碳化和钢筋腐蚀。

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