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商品混凝土碳化影响因素与防治对策的研究

信息来源:http://www.whxbsn.cn/    作者:武汉整体式砼化粪池厂家    发布时间:2019-09-24 16:31






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引言

    由于钢筋混凝土构筑物长期暴露在自然环境中,空气中的CO2在适当的温度、湿度下浸入到硬化的水泥浆细孔中,与混凝土中Ca(OH)反应形成CaCO3,使混凝土碱度降低。这种CO2从混凝土表面浸入到混凝土内部的过程称为碳化。碳化使混凝土碱度降低,减弱对钢筋的保护作用,使钢筋容易锈蚀,锈蚀形成的铁锈体积膨胀(为原来的2〜8倍),对混凝土保护层施加膨胀力。又由于碳化层产生的碳化收缩,对其内部形成压力,而表面碳化层产生拉力,也能够使结构表面产生微小裂纹。这种收缩裂纹成为空气和水的通道,加快了混凝土的碳化,当钢筋暴露在大气中时,锈蚀过程将加快,最后导致截面减小,严重降低结构强度,影混凝土建筑物的寿命。因而研究探讨钢筋混凝土的耐久性,尤其是研究混凝土碳化对提高结构使用性能具有十分重要意义。  

 

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混凝土碳化影响因素

 

2.1 影响混凝土碳化的内在因素
    (1)水泥品种不同的水泥,其矿物组成、混合材量、外加剂、生料化学成分不同,直接影响着水泥的活性和混凝土的碱度,对碳化速度有重要影响。一般而言,水泥中熟料越多,则混凝土的碳化速度越慢。外加剂(减水剂、引气剂)一般均能提高抗渗性,减弱碳化速度,但含氯盐的防冻、早强剂则会严重加速钢筋锈蚀,应严格控制其用量。
    (2)集料品种和级配集料品种和级配不同,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,级配较好的集料的混凝土,其碳化的速度较慢。
    (3)磨细矿物掺料的品种和数量如具有活性水硬性材料的掺料,其不能自行硬化,但能与水泥水化析出的氢氧化钙或者与加入的石灰相互作用而形成较强较稳定的胶结物质,使混凝土碱度降低。在水灰比不变采用等量取代的条件下,掺料量取代水泥量越多,混凝土的碳化速度就越快。
    (4)水泥用量增加水泥用量,一方面可以改变混凝土的和易性,提高混凝土的密实性;另一方面还可以增加混凝土的碱性储备,使其抗碳化性能增强,碳化速度随水泥用量的增大而减少。
    (5)水灰比在水泥用量一定的条件下,增大水灰比,混凝土的孔隙率增加,密实度降低,渗透性增大,空气中的水分及有害化学物质较多的浸入混凝土体内,加快混凝土碳化。
    (6)混凝土浇筑过程中模板拼接不严密导致混凝土中的水泥浆体外溢,不仅降低的强度而且混凝土不密实也是加速碳化的重要通道。
    (7)市场上的脱模剂有些属酸性,它与水化产物中的Ca(0H)发生中和反应,降低pH值,从而加速碳化。
    (8)严格控制拆模时间;当混凝土拆模时间过早且拆模后混凝土的养护不到位,构件表面特别是薄壁构件如剪力墙其水分迅速蒸发,水泥水化停止的同时,混凝土中的掺合料更无法水化堵塞毛细孔,势必加速碳化。
    (9)施工质量施工质量差表现为振捣不密实,造成混凝土强度低,蜂窝、麻面、空洞多,为大气中的二氧化碳和水分的渗入创造了条件,加速了混凝土的碳化。
    (10)养护质量混凝土成型后,必须在适宜的环境中进行养护。养护好的混凝土,具有胶凝好、强度高、内实外光和抗侵蚀能力强,能阻止大气中的水分和二氧化碳侵入其内,延缓碳化速度。
2.2影响混凝土碳化的外界因素
    (1)酸性介质酸性气体(如CO2)渗入混凝土孔隙溶解在混凝土的液相中形成酸,与水泥石中的氢氧化钙、硅酸盐、铝酸盐及其他化合物发生中和反应,导致水泥石逐渐变质,混凝土的碱度降 低,这是引起混凝土碳化的直接原因。试验研究已证明,混凝土的碳化速度与二氧化碳浓度的平方根成正比,即混凝土碳化速度系数随二氧化碳浓度的增加而加快。混凝土中钢筋锈蚀的另一个重要和普通的原因是氯离子作用。氯离子在混凝土液相中形成盐酸,与氢氧化钙作用生成氯化钙,氯化钙具有高吸湿性,在其浓度及湿度较高时,能剧烈地破坏钢筋的钝化膜,使钢筋发生溃灿性锈蚀。
    (2)温度和光照混凝土温度骤降,其表面收缩产生拉力,一旦超过混凝土的抗拉强度,混凝土表面便开裂,导致形成裂缝或逐渐脱落,为二氧化碳和水分渗入创造了条件,加速混凝土碳化。阳面混凝土温度较背阳面混凝土温度高,二氧化碳在空气中的扩散系数较大,为其与氢氧化钙反应提供了有利条件,阳光的直接照射,加速了其化学反应和碳化速度。
    (3)含水量和相对湿度周围介质的相对湿度直接影响混凝土含水率和碳化速度系数的大小。过高的湿度(如100%),使混凝土孔隙充满水,二氧化碳不易扩散到水泥石中,过低的湿度(如25%),则孔隙中没有足够的水使二氧化碳生成碳酸,碳化作用都不易进行;当周围介质的相对湿度为50%〜70%,混凝土碳化速度最快。因此,混凝土碳化速度还取决于混凝土的含水量及周围介质的相对湿度。实际工程中混凝土结构下部的碳化程度较上部轻,主要是湿度影响的结果。
    (4)冻融和渗漏在混凝土浸水饱和或水位变化部位,由于温度交替变化,使混凝土内部孔隙水交替地冻结膨胀和融解松弛,造成混凝土大面积疏松剥落或产生裂缝,导致混凝土碳化。渗漏水会使混凝土中的氢氧化钙流失,在混凝土表面结成碳酸钙结晶,引起混凝土水化产物的分解,其结果是严重降低混凝土强度和碱度,恶化钢筋锈蚀条件。


 

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混凝土碳化防治与处理措施

 

3.1混凝土的防碳化措施
    混凝土防碳化后的结果,就是要达到阻止或尽可能减慢夕卜界有害气体进入混凝土内的目的,使其内部和钢筋一直处在高碱性环境中,因此可以参考采取如下的防碳化措施。
    (1)选用抗碳化能力强的水泥品种。由矿渣水泥32. 5形成普通混凝土的碳化速度系数比由普通硅酸盐水泥42. 5形成普通混凝土的碳化速度系数提高1. 5倍。52. 5水泥配制混凝土的抗碳化性能比42. 5水泥配制的要好。同标号早强型水泥比普通型水泥的抗碳化性能要好。
    (2)在施工条件允许的情况下,尽可能采用较小的水灰比。水灰比是影响混凝土碳化的关键因素。混凝土吸收二氧化碳的量主要取决于水泥用量,当水灰比大于0.65时,其抗碳化能力急剧下降;当水灰比小于0.55时,混凝土抗碳化能力一般可得到保证。
    (3)选用能够提高混凝土抗碳化能力的外加剂,如经基羧酸盐复合性高性能减水剂等。
    (4)采用优质粉煤灰和超掺系数。在混凝土中掺入优质粉煤灰,可提高混凝土抗碳化能力;采用超量取代水泥方式时,只要选择配合比适中,混凝土抗碳化能力一般可得到保证。
    (5)采用适量硅粉、粉煤灰共掺技术。在混凝土中采用适量硅粉、粉煤灰共掺技术,可以大大
增强混凝土密实性,提高混凝土抗碳化能力。

    (6)施工模板应选用钢大模、胶合板模板。加强模板拼缝与表面光滑平整度的控制。模板固定要牢固,拆模应在混凝土达到一定强度后方可进行。
    (7)施工中混凝土应用机械震捣,分层浇筑,以保护混凝土密实性。混凝土浇筑完毕后,使用草料或塑料纸等加以覆盖,并根据情况及时浇水养护混凝土。根据经验,混凝土从浇筑12h~7d为混凝土强度增长的关键时期,适当延长拆模时间,加强养护。有利于提高混凝土的质量。
    (8)采用涂料防护法。在混凝土表面涂刷环氧涂料、丙稀酸涂料、丙乳水泥涂料等,可以阻止环境中二氧化碳气体向混凝土内部孔隙扩散,从而提高混凝土抗碳化能力。
    在工程实例的跟踪检测中,凡是能较好实现以上措施的,一般碳化深度都会控制在2. 0mm以内,最大没有超过3. 0mm。
3.2混凝土碳化处理措施
    混凝土的碳化对混凝土的耐久性将产生很大的危害,因此必须及时的采取相应的防碳化措施。
    (1)对碳化深度过大,钢筋锈蚀明显,危及结构安全的构件应拆除重建。
    (2)对碳化深度较小并小于钢筋保护层厚度,碳化层比较坚硬的,可用优质涂料封闭。
    (3)对碳化深度大于钢筋保护层厚度或碳化深度虽较小但碳化层疏松剥落的,应凿除碳化层,粉刷高强水泥砂浆或浇筑高强混凝土。
    (4)对钢筋锈蚀严重的,应在修补前除锈,并根据锈蚀情况和结构需要加补钢筋。


 

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结论

 

    混凝土碳化速度与深度,直接影响混凝土构件的耐久性和结构的安全性。混凝土结构损坏如果得不到及时处理,损坏就会日益加剧,极易诱发各种危险事故。因此对混凝土碳化的影响因素、碳化对钢筋混凝土结构物的损坏原因进行分析,并针对碳化引起建筑物的缺陷采取治理措施。控制混凝土碳化影响因素,才能提高混凝土的耐久性和安全性。


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