职称论文欣赏：浅谈混凝土的碳化效应及影响因素__墨水学术,论文

所属栏目：推荐论文发布时间：2011-02-25浏览量:128

副标题#e#       摘　要:混凝土的碳化效应,严重影响着钢筋混凝土建筑物的使用寿命。通过对混凝土碳化效应以及影响因素的分析，为混凝土耐久性设计提供参考。
关键词:混凝土；碳化效应；影响因素； 
1 引言
       据统计资料表明，在已建的大部分土木建筑物和构筑物中，由于混凝土结构的碳化造成的病害损失是相当大的，并且混凝土结构的碳化引起的病害问题也变得越来越严重。从对混凝土碳化机理研究可以看出，碳化引起了混凝土强度的提高，延性降低，影响了构件的耗能能力，这对抗震极为不利。同时也影响了钢筋混凝土结构构件的刚度、强度、裂缝、变形的计算。混凝土碳化不可避免的使混凝土碱性降低，削弱了对钢筋的保护作用，引起钢筋的锈蚀，因而影响结构耐久性。在现场鉴定时发现：碳化后的混凝土多数被腐蚀，结构疏松，表面胀裂，致使大量构件钢筋锈蚀，裂缝加宽，变形增大，严重影响构件的承载力。（1）我国五六十年代,甚至70年代建造的钢筋混凝土结构物,程度不同地受到了碳化效应的影响。而且日趋严重,使大批的各类建筑物,特别是裸露在大气中的钢筋混凝土构件,表面出现爆裂的伤痕,有的露出钢筋,甚至钢筋锈断,凡此种种直接威胁着建筑物的安全。因此,钢筋混凝土结构碳化的影响因素及预防措施,已经引起了有关方面的重视,开展了对此课题的专项研究。
2.混凝土结构的碳化效应
        混凝土的碳化主要是空气中的 或其他酸类介质不断向混凝土内部逐渐扩散，并且与混凝土中液相的 作用,生成 和 的中性化过程。此外水泥石中水化硅酸钙 和未水化的硅酸三钙 及硅酸二钙 也要消耗一定的 气体。由于混凝土是一种多孔性材料,在其内部往往存在着大小不同的毛细管、孔隙、气泡等缺陷,具有一定的透气性。空气中的 首先渗透到混凝土内部充满空气的孔隙和毛细管中,而后溶解于毛细管中的液相,与水泥水化过程中产生的 和水化硅酸钙 等物质相互作用,形成 。 是水泥的主要水化产物之一,对于普通硅酸盐水泥而言,水化生成的 可达10%～15%。（2） 一方面是混凝土高碱度的主要提供者,另一方面又是混凝土中最不稳定的成分之一,很容易与环境中的酸性介质发生中和反应,从而使混凝土碳化。经过大量的研究表明,混凝土的碳化过程是 气体由表及里向混凝土内部逐渐扩散、反应复杂的物理化学过程。
3.混凝土碳化的影响因素
       从混凝土碳化作用机理的阐述中可知,影响混凝土碳化的最主要因素是混凝土本身的密实性和碱性储备的大小,即混凝土的渗透性及其 碱性物质含量的大小。可以说,如果混凝土的孔隙率越小、渗透性越低、密实性越高、 含量越大,则混凝土的抗碳化性能越好;反之,则越差。
3.1材料因素
3.1.1水泥品种的影响
        在水泥用量相同时，掺混合材料的水泥水化后，单位体积混凝土中可碳化物质含量减少，且一般活性混合材料由于二次水化反应还要消耗一部分可碳化物质 ，使可碳化物质含量更少，故碳化速度加快。 
         （2）为在水灰比相同、 气体浓度相同、空气相对温度和温度相同情况下,几种混凝土碳化深度的比较,可见硅酸盐水泥混凝土的碳化深度为最小，火山灰水泥混凝土碳化次之，粉煤灰水泥混凝土碳化深度最大。
3.1.2水灰比的影响
混凝土的水灰比和强度是两个密切相关的概念。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；反之亦然。由于混凝土的碳化是 向混凝土内扩散的过程，混凝土的密#p#副标题#e#实程度越高，扩散的阻力越大。混凝土碳化的深度受单位体积的水泥用量或水泥石中的  含量的影响。水灰比越大，单位水泥用量越小，混凝土单位体积内的 含量也就越少，碳化速度越快。
3.1.3水泥用量的影响
水泥用量直接影响混凝土吸收 的量,因此对混凝土碳化速度有一定影响。混凝土吸收 的量等于水泥用量与混凝土水化程度的乘积,水泥用量越大,混凝土强度越高,其碳化速度越慢。表1是一组标准养护7d后转入室外自然养护5d的试验数据,充分表明了水泥用量同碳化深度的关系。这是由于随着水泥用量的增加,混凝土的密实度增加,抗碳化能力增加。
表1 水泥用量与碳化深度试验数据
序号    水泥品种及标号    水泥用量/kg•m-3    碳化深度/mm    龄期/s
1    普通525#    500    3.5    5
2    普通525#    450    4.5    5
3    普通525#    400    5.5    5
4    普通525#    350    6.0    5
5    普通525#    300    7.5    5
6    普通525#    250    10.5    5

3.2环境因素
3.2.1　空气相对湿度的影响
        环境湿度对混凝土碳化速度有很大影响。相对湿度的变化决定着混凝土孔隙水饱和度的大小，湿度较小时，混凝土处于较为干燥或含水率较低的状态，虽然 气体的扩散速度较快，但由于碳化反应所需水分不足，故碳化速度较慢；（5）湿度较高时，混凝土的含水率较高，阻碍了 气体在混凝土中的扩散，故碳化速度也较慢。因为碳化是液相反应,在相对湿度低于25%空气中混凝土很难碳化;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,这是因为混凝土透气性小,碳化慢。
3.2.2空气中 浓度的影响
       在大气环境中,  浓度越高,混凝土碳化速度越快。一般认为混凝土碳化深度与 浓度的平方根成正比。试验证明:  的浓度在1%时的碳化速度是浓度0.5%的10倍。室内的 浓度高于室外,因此,室内混凝土的碳化比室外快。试验结果显示:在室内和露天中存放的混凝土试件的碳化深度的比例关系为1∶0.2。
3.2.3　 含量
       的存在是影响钢筋混凝土碳化效应的重要因素。混凝土中的 ,一方面是施工时随原材料(水泥、骨料、水、外加剂等)带入的;一方面是在混凝土硬化后,经其孔隙由外界渗入的。（6）有资料表明:渗入的氯盐达到水泥重量的0.17%时,即能引起钢筋的锈蚀。钢筋的锈蚀速度与 含量成线性关系。
4　结束语
(1)日益严重的大气污染使得建筑物碳化性能研究显得更加迫切。
(2)影响混凝土碳化的因素比较复杂,预防对策还有待于进一步分析研究。针对不同的影响因素可以对混凝土的碳化采取相应的预防措施。
参考文献
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[2]张誉等.混凝土结构耐久性概论[M].上海#p#副标题#e#科学技术出版社，2003.
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