一般环境作用下的混凝土结构耐久性

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1、2011年第6期!fc口B“If。f』(f材^r·33·第37卷总第164期2011年12月一般环境作用下的混凝土结构耐久性马杰(吉首大学，湖南张家界427000)摘要：本文通过对一般环境作用下的混凝土结构耐3CaO。2SiO2‘3H2O+3H2CO3--~3CaCO3+2SiO2+6H2O久性的分析，阐述了影响混凝土结构耐久性的主要因素，1．2碳化对结构性能的影响重点论述了混凝土碳化和钢筋锈蚀的发生机理以及对结构碳化反应的结果，一方面生成的CaCO和其他固态物性能的影响，并提出了改善混凝土结构耐久性的具体措施。质堵

2、塞在混凝土孔隙中，使混凝土孑L隙率下降，密实度提关键词：环境；混凝土；耐久性；碳化；钢筋锈蚀高，因而使混凝土的力学性能和构件的受力性能发生一定中图分类号：TU502．4文献标识码：B变化，实验表明碳化使混凝土的抗压强度明显提高，劈拉文章编号：1672—4011(2011)06～0033—04强度略有提高，弹性模量有所提高，混凝土的脆性变大；另一方面，孔隙水中ca(OH)浓度及pH值降低，导致钢0前言筋脱钝而锈蚀。可见，混凝土碳化引起的混凝土强度、脆混凝土材料以其较强的适应性和低廉的价格成为国内性变化对混凝土的影响并不

3、大，碳化对混凝土结构的主要外使用最普遍的建筑材料，钢筋混凝土结构已成为世界上负面影响在于其引起的钢筋锈蚀问题。应用最广泛的结构形式。长期以来在人们的传统观念中，1．3混凝土碳化的影响因素混凝土是最耐久的建筑材料，从混凝土简写为“砼”(意为通常情况下，混凝土的碳化方程式可用下式表示：“人工石”)即可见一斑。然而事实并非如此，自上世纪60XC=k·t年代开始，发达国家的混凝土耐久性问题大量出现，许多式中，xc一为碳化深度，mm；k一为碳化系数，mm；建筑工程远远达不到预想的设计寿命，而且在使用过程中t一为碳化时间，a。维

4、修、加固的费用逐年增高，甚至超过了当初的建造费用。碳化系数k综合反映各影响因素对碳化速度的影响，与发达国家相比，我国开始进行大规模土木工程建设的时从碳化机理可知，影响混凝土碳化的因素主要包括外部环问较短，但由于对混凝土耐久性问题的认识不足，其长期境条件、内部混凝土抗碳化能力以及施工质量等。使用功能仍然令人怀疑和担忧，因此混凝土结构耐久性是1．3．1外部环境条件一个十分重要也是迫切需要解决的问题。(1)CO浓度。环境中CO浓度越大，混凝土中CO：混凝土结构在自然环境和使用条件下，随着时间的推浓度梯度就越大，CO越容易扩

5、散进人孔隙，同时也使化移，材料逐渐老化和结构性能不断劣化，出现损伤甚至损学反应速度加快。因此CO浓度是决定碳化速度的主要环坏，继而影响建筑结构的使用功能和承载力，最终会影响境因素之一。一般农村室外大气中CO浓度为0．03％，城整个结构的安全。所谓混凝土结构耐久性，是指在设计确市为0．04％，而室内可达0．1％。研究表明，碳化速度定的环境作用和维修、使用条件下，结构构件在规定的期与CO，浓度的平方根近似成正比，t昆凝土快速碳化实验就限内保持其适用性和安全性的能力。耐久性良好的混凝土，是根据这一原理设计的。对延长结构使用

6、寿命，减少维修保养费用，提高经济效益(2)温度。环境温度对混凝土碳化也有影响。和一般等具有重要的意义。影响混凝土结构耐久性的因素很多，化学反应一样，温度高，其碳化的化学反应就提高。此外，在一般正常大气环境作用下，主要表现为混凝土碳化引发若环境温度高，则CO：向混凝土内扩散速度也加快。试验的内部钢筋锈蚀，所以本文主要探讨t昆凝土碳化和钢筋锈表明，温度的交替变化将有利于CO的扩散，从而加速混蚀的发生机理和预防措施。凝土的碳化。1混凝土的碳化(3)相对湿度。如果周围大气的相对湿度较高，混凝土的内部孔隙充满溶液，则空气中的C

7、O难以进入混凝土1．1混凝土碳化的机理内部，碳化就不能或只能非常缓慢地进行。如果周围大气混凝土碳化是指空气中的CO，不断地向混凝土内部扩的相对湿度很低，混凝土内部比较干燥，孔隙溶液的量很散，并与其中的碱性水化物(主要是Ca(OH))发生化学反少，碳化反应吐!．很难进行。当相对湿度在70—80％左右的应的过程。碳化使混凝土的碱度降低，当碳化达到钢筋表中等湿度时，碳化速度最快。面并使钢筋表面的pH值降低到lO以下时，钢筋的钝化保1．3．2混凝土内部抗碳化能力护膜开始破坏，当有水和氧存在时钢筋锈蚀。在正常大气(1)水胶比。

8、水胶比是决定混凝土孔结构与孔隙率的环境中，CO，与混凝土中的碱性物质的相互作用是一个很主要因素，其中游离水的多少还关系着孔隙饱和度(孔隙水复杂的多相物理化学过程，即混凝土的碳化是在气相、液体积与孑L隙总体积之比)的大小，因此，水胶比是决定CO相和固相中进行的一个连续过程。混凝土碳化可用下列化有效扩散系数及混凝土碳化速度的主要因素之一。水胶比学式