建筑工程用混凝土碳化冻融破坏影响因素及防治.docVIP

建筑工程用混凝土碳化\冻融破坏影响因素 及防治 【摘要】混凝土的碳化现象严重影响了其结构的稳 定性、高强度及耐久性，使建筑施工工程的高质量很难实现， 因此本文从混凝土的碳化机理入手探讨了影响其形成的主 要因素，并提出了防治措施，对有效降低混凝土碳化机率， 提高混凝土综合性能有积极有效的促进作用。 【关键词】混凝土碳化分析 分类号：TU37文献标识码：A文章编号： 建筑物多以混凝土结构组成，而这些混凝土结构受泥 沙、水流、物理、化学、气温等影响因素颇多。混凝土的破 坏以碳化、冻融破坏为常见，致使许多建筑物的运行寿命大 为缩短，造成极大浪费。所以有必要探讨建筑物混凝土的碳 化、冻融破坏机理及防治措施。 混凝土碳化机理 水泥中的矿物以硅酸三钙和硅酸二钙含量较多，约占总 重的75%,水泥完全水化后，生成的水化硅酸钙凝胶约占总 体积的50%,氢氧化钙约占25%,水泥石的强度主要取决于 水化硅酸钙，在混凝土中水泥石的含量占总体积的25%。 混凝土具有毛细管一孔隙结构的特点，这些毛细管一孔 隙包括混凝土成型时残留下来的气泡，水泥石中的毛细孔和 凝胶孔，以及水泥石和集料接触处的孔穴等等。此外，还可 能存在着由于水泥石的干燥收缩和温度变形而引起的微裂 缝。普通混凝土的孔隙率一般不少于8 —10%。 混凝土的碳化是指大气中的二氧化碳首先渗透到混凝 土内部的孔隙中，而后溶解于毛细孔中的水分，与水泥水化 过程中所产生的水化硅酸钙和氢氧化钙等水化产物相互作 用，生成碳酸钙等产物。在混凝土的气相、液相、固相中进 行着一个十分复杂的多相物理化学连续过程。混凝土碳化有 增加混凝土强度和减少渗透性的作用，但混凝土碳化后，其 碱性降低，加快钢筋腐蚀。 混凝土的抗冻性是混凝土受到的物理作用的一方面，是 反映混凝土耐久性的重要指标之一。对混凝土的抗冻性不能 单纯理解为抵抗冻融的性质，不仅在严寒地区混凝土建筑物 有抗冻的要求，温热地区混凝土建筑物同样会遭到干、湿、 冷、热交替的破坏作用，经历时间长久会发生表层削落，结 构疏松等破坏现象。所以对混凝土的冻融破坏的研究显得尤 为重要。 混凝土碳化影响因素 1影响混凝土碳化的内在因素 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(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。（7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影响混凝土碳化的外界因素 （1）酸性介质 酸性气体(如C02)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(CL-)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。 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。 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。过高的湿度使混凝土孔隙充满水，二氧化碳 不易扩散到水泥石中。低的湿度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。因此，混凝土碳化