裂缝宽度对混凝土碳化的影响

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1、铁道建筑RailwayEngineering156文章编号：1003—1995(2014)06—0156．03裂缝宽度对混凝土碳化的影响雷涛(中国铁路总公司工程管理中心，北京100844)摘要：混凝土开裂后，碳化沿裂缝向内部发展，加速了混凝土的劣化进程。采用三点加荷诱导混凝土开裂的方式预制不同宽度的裂缝，通过研究不同宽度裂缝混凝土试件在干燥环境下碳化后裂缝处的碳化深度及pit值变化，探讨了裂缝宽度对混凝土碳化性能的影响。结果表明，碳化会沿着开裂混凝土的裂缝界面向内部发展，碳化深度直达裂缝前端，且碳化深度与裂缝宽

2、度关系不大；干燥碳化环境下，当裂缝宽度超过0．251Tim时，保护层位置处混凝土的pH值才会显著降低；建议干燥碳化环境下混凝土裂缝宽度限值放宽至0．25Illnl。关键词：裂缝宽度碳化干燥环境中图分类号：TU528文献标识码：ADOI：10．3969／j．issn．1003—1995．2014．06．45混凝土结构在建设和服役期间会不可避免地出现干燥环境下开裂混凝土碳化规律的研究较少。本文通裂缝，成为有害介质(CO，，C1一，SO一和水)侵入混凝过三点加荷诱导混凝土开裂，研究不同宽度裂缝混凝土内部的通道，加速保

3、护层混凝土的失效进程，进而降土试件在模拟环境下的碳化进程，为干燥碳化环境下低混凝土耐久性。为了保证混凝土结构使用寿命达到混凝土结构裂缝控制提供依据。设计要求，各国都对混凝土裂缝宽度进行了限制。1试验碳化是影响混凝土耐久性的重要因素。研究表明，环境湿度对混凝土碳化速率的影响系数呈“钟形”1．1原材料分布，因此，对于环境湿度低(20％左右)的干旱环水泥为金隅P．042．5，比表面积342m／kg，化学境，混凝土碳化进程放缓，在该类地区开展铁路混凝土成分见表1。细骨料为河北遵化河砂，细度模数2．8，工程建设，如果仍按

4、标准规定的裂缝宽度0．2nlm限含泥量1．9％，表观密度2610kg／m；粗骨料为天津蓟值进行验收，可能会对工程建设造成不必要的资源浪县5～10mm，10～20mm两级配碎石，压碎值5．4％，费。虽然对于完好混凝土碳化的研究已经较为成含泥量0．3％，表观密度2780kg／m，紧密空隙率熟，开裂混凝土碳化方面也有少量研究。，但对于40％；减水剂为河北金舵聚羧酸高性能减水剂。表1水泥的化学成分％1．2配合比1．3试验方法为了加速试验进程，采用高水灰比混凝土，其配合1)裂缝的模拟比见表2。成型100mm×100mlT

5、I×400mm的棱柱体试件，表2混凝土配合比kg／m在需预制裂缝试件内放置2根西8钢筋，标养28d后，采用三点弯曲的方法在预制裂缝试件内预埋钢筋侧制造裂缝，利用加力架装置控制裂缝宽度为0．1～0．2mm，0．2～0．3mm，>0．3mm和<0．1mm4种，并保持裂缝的稳定性。利用电子设备对预制裂缝试件收稿日期：2014—03．01；修回日期：2014．04—15的裂缝进行扫描拓片，精确计算各试件裂缝的平均宽基金项目：铁道科学技术研究发展中心项目(J2013G004)度，并对裂缝深度进行测量。作者简介：雷涛(19

6、73一)，男，陕西富平人，高级工程师，硕士。158铁道建筑表3平均碳化深度测量结果mm现场结构混凝土保护层厚度一般为35mm。根据图3中不同宽度裂缝混凝土裂缝深度35film处pH值绘制pH值与裂缝宽度的关系曲线，见图4。从图4可见，随着裂缝宽度的增加，该深度处混凝土pH值呈下降趋势。当开裂混凝土的裂缝宽度<0．25mm时，pH值均>12．0，说明裂缝对混凝土碳化影响较小；而当裂缝宽度>0．25mm时，裂缝对混凝土碳化影响程度急剧增加，具有明显的碳化趋势。范围内的混凝土裂缝区域、开裂面对侧相应区域以及裂缝处的平

7、均碳化深度无明显差异。可见，采用显色及碳化深度虽直观，但不能精确反映不同宽度裂缝混凝土的碳化规律。2．2pH值：：一一一一一一_对不同宽度裂缝混凝土不同深度处的pH值作图＼分析，见图3。从图3可以看出，未开裂混凝土pH值-Jj-●___00050l00l5O20025O30035040045050的演变存在3个区域，即完全碳化区(深度为0～裂缝宽度／ram2．0cm，pH值较低)、半碳化区(pH值线性增加段)和}{A图4混凝土裂缝深度35mm处pH值随裂缝宽度变化曲线未碳化区(pH值高且稳定段)，pH，‘曲线，

8、‘呈近i似对称形12O8642态(以距离开裂面5cm等位线为中轴)。当裂缝宽度3结论<0．21mm时，随着裂缝宽度的增加，裂缝处相同深度混凝土pH值呈下降趋势，但与未开裂混凝土相同位1)开裂混凝土沿着裂缝界面产生碳化，碳化深度置pH值相比下降不明显，且整个pH值曲线仍呈对称会直达裂缝前端，碳化深度与裂缝宽度关系不大。2)干燥碳化环境下裂缝宽度>0．25mm时，保护形态。说明在本试验测试