混凝土碳化的影响因素及其控制措施.pdf

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1、材料研究与应用广东建材2015年第1期混凝土碳化的影响因素及其控制措施黄海斌【摘要】在混凝土结构中，衡量其耐久性的一个重要因素是混凝土的抗碳化性能。如果混凝土抗碳化性能较差，可能会出现混凝土的锈蚀而导致整个混凝土结构提前出现破坏。随着空气中二氧化碳的增多，碳化问题成为混凝土结构经常面临的一个问题。因此本文将针对混凝土碳化的机理进行阐述，介绍混凝土碳化的影响因素，并对其控制措施进行分析。【关键词】混凝土；碳化；原因机理；控制措施1引言随着经济的发展，在建筑工程结构中越来越广泛的应用钢筋混凝土，并且人们对混凝土结构耐久性的要求越来越高，这已成为人们普遍关注的一个重要

2、问题。耐久性是衡量混凝土结构质量的一个重要指标，而混凝土的抗碳化性能才是反映混凝土耐久性的重要指标，因此人们越来越重视混凝土结构的抗碳化性能。过去，在混凝土结构的建设过程中，由于设计和施工中对混凝土抗碳化性能的忽视，往往会导致混凝土结构由于抗碳化性能差而出现结构提早破坏的问题。然而，随着我国污染问题的加剧，空气中的二氧化碳浓度不断加大，对于暴露在空气中的混凝土结构而言，碳化问题越来越严重，因此混凝土结构的碳化问题成为人们普遍关注的一个重要问题。经过相关的研究发现，如果混凝土的抗碳化性能不足，将会导致混凝土内部的钢筋出现锈蚀，钢筋体积将膨胀，从而引起混凝土的抗裂和

3、保护层的剥落，最终将导致混凝土出现破损，结构的使用寿命出现大幅度降低。2混凝土碳化破坏的机理当混凝土暴露在空气中，空气中的二氧化碳会与其发生接触，混凝土中存在的空隙会成为二氧化碳逐级向混凝土内部扩散的通道，在长时间的接触中，二氧化碳展的需要。●【参考文献】[1]邱晖．机制集料的性能及其对混凝土性能的影响[D]．大连理工大学，2006．[2]曹伟红．混合砂在泵送混凝土中的应用研究[D]．浙江大学，2009．一22一会与混凝土中的碱性水化物发生一系列复杂的物理和化学反应，这就是混凝土的碳化问题。随着时间的推移，混凝土的碳化问题会不断加深，碳化反应所产生的碳酸钙和其他

4、固态物质会逐渐将混凝土的空隙堵塞，混凝土的空隙也不断随反应的加深而减少，这在一定程度上阻碍了二氧化碳的扩散深入，从而有效的提高了混凝土的密实度。但是，另～方面，混凝土的碳化反应会导致混凝土内部的碱性物质减少，从而使得混凝土内部的PH值降低，混凝土从原先的碱性状态逐级转化为中性环境；当混凝土内部的PH的降到一定程度之后，会导致钢筋表面的钝化膜出现破坏，钢筋在无钝化膜保护的情况下会出现锈蚀反应。因此，对混凝土的碳化反应过程以及钢筋的锈蚀反应进行分析对研究混凝土的耐久性问题有着非常重要的意义。2．1混凝土碳化机理混凝土在碳化过程中所发生的反应相当复杂，在水泥熟料中含有

5、的主要矿物成分包括：硅酸二钙(C。S(2Ca0·Si02)、硅酸三钙C。S(3Ca0·Si0。)、铝酸三钙(C3A(3ca0·Al20。))以及铁铝酸四钙(c4AF(4Ca0·A1203·Fe203)。水泥熟料经过水化作用之后生产的物质为化硅酸钙3ca0·2si02·3H20(简写cSH)和氢氧化钙Ca(0H)2。通常情况下，在混凝土内部往往存在着一些微小的空隙和裂缝，而空气中的二氧化碳与混凝土接触之后，[3]王稷良机制砂特性对混凝土性能的影响及机理研究[D]．武汉理工大学，2008．[4]赵年全．人工砂高性能混凝土的配合比设计[J]．武汉理工大学学报，20lO

6、，08：48—51．[5]蔡基伟．石粉对机制砂混凝土性能的影响及机理研究[D]．武汉理工大学，2006．广东建材2015年第1期材料研究与应用会通过孔隙和裂缝不断向混凝土的内部扩散，并逐渐与混凝土内部的孔隙水溶解在一起，同时混凝土中存在的0H一和ca2+会不断转移到混凝土中发生碳化的部位，并与溶解于孑L隙水中的二氧化碳发生碳化反应，同时在固液界面上存在的CSH也会与二氧化碳发生相应的化学反应，最后生成碳酸钙和二氧化硅。混凝土在发生碳化反应之后会使混凝土内部的孔隙和裂缝减少，从而使混凝土的密实度提高，同时混凝土的力学性能会出现明显的改变，构件的受力性能也会有所提高

7、。混凝土发生碳化反应之后，其结构的抗压强度和劈拉强度等均会出现一定程度的提高，并且其弹性模量也会出现相当幅度的提高，而混凝土的脆性将增大。在碳化混凝土的应力一应变曲线中，其上升段和下降段会出现变陡的趋势，同时曲线中的应力峰值的数值也有所提高，而应变的峰值并没有较为明显的变化。如果钢筋采用的是变形钢筋或者光面钢筋，混凝土的碳化作用会提高钢筋与混凝土之间的粘结作用。如图1所示为混凝土梁在碳化和非碳化状态下荷载一挠度的曲线对比示意图。从对比图中我们可以清楚的知道，当混凝土发生碳化作用之后，混凝土梁的承载力有了一定程度的提高，但是其极限挠度却出现了降低，构件的延性也有所

8、降低。通常情况下，混凝土