淺析混凝土結(jié)構(gòu)碳化問題研究

1、淺析混凝土結(jié)構(gòu)碳化問題研究淺析混凝土結(jié)構(gòu)碳化問題研究混凝土碳化機(jī)理混凝土的基本組成材料為水泥、水、砂和石子，其中硅酸鹽水泥熟料礦物主要由硅酸三鈣和硅酸二鈣組成，拌和混凝土?xí)r，硅酸鹽水泥的主要成份CaO水化作用后生成Ca(OH)2，它在水中的溶解度低，除少量溶于孔隙液中，使孔隙液成為飽和堿性溶液外，大部分以結(jié)晶狀態(tài)存在。通常情況下，早期混凝土具有很高的堿性，其PH值一般大于12.5，在這樣高的堿性環(huán)境下埋置的鋼筋很容易發(fā)生鈍化作用，使得鋼

2、筋表面產(chǎn)生一層鈍化膜，能夠阻止混凝土中鋼筋的銹蝕[3]。當(dāng)外界環(huán)境的CO2和水汽從混凝土表面通過孔隙進(jìn)入到混凝土內(nèi)部時(shí)，并與其中的堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使混凝土的堿度降低至中性化?；炷帘韺犹蓟?，大氣中的CO2繼續(xù)沿混凝土中未完全充水的毛細(xì)孔道向混凝土深處氣相擴(kuò)散，更深入地進(jìn)行碳化反應(yīng)?；炷撂蓟饕瘜W(xué)反應(yīng)式如下：CO2H2OH2CO3（1）Ca(OH)2H2CO3CaCO32H2O（2）混凝土中水泥水化后在鋼筋表面形成一層致密的鈍化

3、膜，故在正常情況下鋼筋不會(huì)銹蝕。而碳化可以降低混凝土的堿度，當(dāng)碳化深度接近鋼筋表面并使鋼筋表面的pH值降低至9.88以下時(shí)，鋼筋的鈍化膜將被破壞，鈍化膜一旦遭到破壞，并在有足夠水和氧氣露環(huán)境中的混凝土結(jié)構(gòu)物面臨的碳化問題越來(lái)越嚴(yán)重。人們開始注重并研究由碳化引起混凝土破壞的原因，因而，混凝土的抗碳化能力成為衡量鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要指標(biāo)[4]。鑒于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究的重要意義，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)普通混凝土結(jié)構(gòu)的抗碳化性能進(jìn)行了大規(guī)模的工

4、程調(diào)查、試驗(yàn)和理論研究。針對(duì)水灰比與混凝土碳化速度的關(guān)系，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行大量的快速碳化試驗(yàn)和長(zhǎng)期暴露試驗(yàn)來(lái)研究?jī)烧咧g的關(guān)系。Skijolsvold利用快速試驗(yàn)得到碳化深度與水灰比的關(guān)系。我國(guó)從20世紀(jì)60年代開始混凝土的耐久性研究，當(dāng)時(shí)主要的研究?jī)?nèi)容是混凝土的碳化和鋼筋的銹蝕。山東省建科院等在濟(jì)南、青島、佛山進(jìn)行了室外長(zhǎng)期暴露試驗(yàn)及快速試驗(yàn)，得到碳化速度與水灰比的關(guān)系。2004年出版了由清華大學(xué)陳肇元院士主編的《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與

5、施工指南》。該書在國(guó)內(nèi)首次較全面、系統(tǒng)地提出了混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工的基本法則和較詳細(xì)的方法，以及正常維修和必要的定期檢測(cè)要求，為科研院所、設(shè)計(jì)單位及施工單位設(shè)計(jì)與建造具有高耐久的混凝土結(jié)構(gòu)提供了科學(xué)依據(jù)。除此之外，還有許多國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)各種摻合料高強(qiáng)混凝土的抗碳化性能進(jìn)行了深入研究，如：同濟(jì)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的朱艷芳、王培銘等人通過試驗(yàn)在改變粉煤灰摻量、水泥和粉煤灰總量及粉煤灰和礦渣粉復(fù)摻等試驗(yàn)條件下，研究粉煤灰混凝土的抗碳化性