混凝土回彈與碳化深度.doc

應該是“混凝土碳化作用”，是指碳酸氣或含碳酸的水與混凝土中氫氧化鈣作用生成碳酸鈣的反應，正確地說，應是“碳酸化作用”，可是在國內(nèi)已有通稱“碳化作用”的習慣。碳化作用通常是指C02氣體的作用，它不會直接引起混凝土性能的劣化，經(jīng)過碳化的水泥混凝土，表面強度、硬度、密度還能有所提高。 混凝土碳化作用的機理，即：碳化過程乃是外界環(huán)境中的C02通過混凝土表層的孔隙和毛細孔，不斷地向內(nèi)部擴散的過程?；炷恋奶蓟欢ㄒ兴执嬖凇Ｈ粼诿毧椎目妆谏细街粚雍蠧a(OH)2的水膜，則碳化就從帶水膜的毛細孔壁開始。當環(huán)境的相對濕度為50-60時，碳化的反應最快，可是當孔隙全部為水分所充滿時，也會妨礙CO 2的擴散。 CO2擴散的深度，通常用來作為評價混凝土抗碳化性能的技術(shù)參數(shù)，因為表面暴露在大氣之中的混凝土，無論如何都免不了被碳化，只是碳化速度和抑制碳化進展的能力不同而已。 碳化對混凝土的不利影響：混凝土碳化后強度硬度有所提高，但由于碳化一般均在結(jié)構(gòu)表面，深度不大，故對整體結(jié)構(gòu)強度影響不大。但是混凝土碳化后會產(chǎn)生體積收縮，當收縮應力超過混凝土表面抗拉強度時，會在表面產(chǎn)生裂縫。潮濕空氣進入裂縫使裂縫處的混凝土碳化收縮，繼而使裂縫向混凝土內(nèi)部發(fā)展。當裂縫穿透混凝土保護層到達鋼筋時，由于混凝土堿性降低，濕氣銹蝕鋼筋，銹蝕嚴重時會脹裂保護層，加速銹蝕進程，最終有可能影響結(jié)構(gòu)安全。耐久性良好的混凝土應該具有一定的抗拉強度、良好的抗?jié)B透性能及良好的體積穩(wěn)定性。 砼碳化指砼中的Ca(OH)2與空氣中CO2或水中溶的CO2或其它酸性物質(zhì)反應變成CaCO3而失去堿性的過程。砼的碳化值指砼自表面的碳化深度。它是鋼筋保層厚度的依據(jù)。當砼失去堿性環(huán)境，鋼筋就易銹蝕膨脹并脹裂砼，最終削弱砼對鋼筋的握裹力，導至鋼筋砼構(gòu)件的破壞?；炷粱貜椗c碳化深度綜述：碳化深度過深會降低混凝土的堿性，影響結(jié)構(gòu)的耐久度。碳化就是混凝土中的Ca(OH)2和空氣中的CO2反應生成CaCO3和水的過程。碳化深度主要與水灰比和周圍環(huán)境有關(guān)。一般說來，水泥用量一定的時候，水灰比越大，碳化越快。當水灰比一定的時候，水泥用量越少，碳化越快。從碳化的定義我們可以看出如果水泥用量多的話，混凝土中的Ca(OH)2就多堿性就越強，越不容易碳化。還有就是周圍的環(huán)境，CO2的濃度及濕度。非常潮濕和非常干燥的時候，混凝土都不易碳化。太濕可以隔離CO2與Ca(OH)2的反映，太干CO2無法結(jié)合到水生成H2CO3（碳酸），混凝土也不會碳化。 回彈檢測混凝土強度是以混凝土的表面硬度來推斷混凝土強度的.碳化會增大混凝土表面硬度，所以回彈判定其強度時需要檢測碳化深度進行修正。一、混凝土碳化機理及原因1、混凝土碳化機理 拌和混凝土時，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，成為孔隙液保持高堿性的儲備，它的PH值為12.513.5?？諝庵械腃O2氣體不斷地透過混凝土中未完全充水的粗毛細孔道，氣相擴散到混凝土中部分充水的毛細孔中，與其中的孔隙液所溶解的Ca(OH)2進行中和反應。反應產(chǎn)物為CaCO3和H2O，CaCO3溶解度低，沉積于毛細孔中。該反應式為：Ca（OH）2+CO2CaCO3+H2O反應后，毛細孔周圍水泥石中的羥鈣石補充溶解為Ca2+和OH-，反向擴散到孔隙液中，與繼續(xù)擴散進來的CO2反應，一直到孔隙液的PH值降為8.59.0時，這層混凝土的毛細孔中才不再進行這種中和反應，此時即所謂“已碳化”。確切地說，碳化應稱為碳酸鹽化。另外，凡是能與Ca（OH）2進行中和反應的一切酸性氣體，如SO2、SO3、H2S以至于氣相HCI等，均能進行上述中和反應，使混凝土堿度降低，故混凝土碳化應廣義地稱為“中性化”。混凝土表層碳化后，大氣中的CO2繼續(xù)沿混凝土中未完全充水的毛細孔道向混凝土深處氣相擴散，更深入地進行碳化反應。2、混凝土碳化原因混凝土的主要成分有水泥、粗細骨料、水以及外加劑。水泥摻與混凝土的拌合中，水泥中主要成分是CaO，經(jīng)水化作用后生成Ca(OH)2 ，混凝土的碳化，是指混凝土中的Ca(OH)2與空氣中的CO2起化學反應，生成中性的碳酸鹽CaCO3 。未碳化的混凝土呈堿性，混凝土中鋼筋保持鈍化狀態(tài)的最低（臨界）堿度是PH值為11.5，碳化后的混凝土PH值為8.59.5。碳化使混凝土的堿度降低，同時，增加混凝土孔溶液中氫離子數(shù)量，使混凝土對鋼筋的保護作用減弱。當碳化超過混凝土的保護層時，在水與空氣存在的條件下，就會使混凝土失去對鋼筋的保護作用，鋼筋開始生銹。鋼筋銹蝕后，銹蝕產(chǎn)生的體積比原來膨脹24倍，從而對周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應力，銹蝕越嚴重，鐵銹越多，膨脹力越大，最后導致混凝土開裂形成順筋裂縫。裂縫的產(chǎn)生使水和CO2得以順利的進入混凝土內(nèi)，從而又加速了碳化和鋼筋的銹蝕。二、影響混凝土碳化的因素 影響混凝土碳化的因素有環(huán)境因素、原材料因素、施工操作因素等。銅陵地區(qū)空氣污染較重，空氣中二氧化硫含量較多，酸雨也較多，是影響混凝土質(zhì)量的主要原因，另外影響混凝土碳化的因素還有如下幾點。1 、環(huán)境條件因為碳化是液相反應，十分干燥的混凝土即一直處于相對濕度低于25%空氣中的混凝土很難碳化；在空氣濕度50%75%的大氣中，不密實的混凝土最容易碳化；但在相對濕度95%的潮濕空氣中或在水中的混凝土反而難以碳化，這是因為混凝土含水時透氣性小，碳化慢；在濕度相同時，風速愈高、溫度愈高，混凝土碳化也愈快；混凝土碳化速度與空氣中CO2濃度的平方根成正比。2 、水泥品種 一般說來，普通硅酸鹽水泥要比早強硅酸鹽水泥碳化稍快，摻混合材的水泥碳化速度更快，混合材摻量越大，碳化速度越快。摻用優(yōu)質(zhì)減水劑或加氣劑，可以大大改善混凝土的和易性，減小水灰比，制成密實的混凝土，使碳化減慢。尤其是加氣減水劑，由于抗凍性提高，可以大大改善鋼筋混凝土建筑物的耐久性。3 、骨料種類混凝土中的骨料本身一般比較堅硬、密實，總的說來，天然砂、礫石、碎石比水泥漿的透氣性小，因此混凝土的碳化主要通過水泥漿體進行。但是，在輕混凝土中，由于輕質(zhì)骨料本身氣泡多，透氣性大，所以能通過骨料使混凝土碳化。一般說來，輕混凝土比普通混凝土碳化快，需要摻用加氣劑或減水劑來減緩它的碳化速度。4 、水灰比混凝土的碳化速度與它的透氣性有很密切的關(guān)系，混凝土的透氣性越小，碳化進行越慢。水灰比小的混凝土由于水泥漿的組織密實，透氣性小，因而碳化速度就慢。同理，單位水泥用量多的混凝土碳化較慢。5 、澆筑與養(yǎng)護質(zhì)量密實的混凝土表層孔隙很小，易從潮濕的空氣中吸取水分而充滿水，故不易碳化；欠密實的混凝土表層中大孔隙內(nèi)無水，CO2可以由氣相擴散到充滿水的毛細孔隙而完成碳化。所以越是密實的混凝土其抗碳化能力越高?；炷翝仓c養(yǎng)護質(zhì)量是影響混凝土密實性的一個重要因素。如果混凝土澆筑時不規(guī)范，特別是振搗不密實，以及養(yǎng)護方法不當、養(yǎng)護時間不足時，就會造成混凝土內(nèi)部毛細孔道粗大，且大多相互連通，嚴重時會引起混凝土再現(xiàn)蜂窩、裂縫等缺陷，使水、空氣、侵蝕性化學物質(zhì)沿著粗大的毛細孔道或裂縫進入混凝土內(nèi)部，從而加速混凝土的碳化和鋼筋腐蝕。混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范中規(guī)定：在混凝土試件強度評定不合格及結(jié)構(gòu)實體檢驗中，可采用非破損或局部破損的檢測方法，按國家現(xiàn)行有關(guān)標準的規(guī)定對結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的混凝土強度進行推定。常用的有回彈法、超聲回彈綜合法、鉆芯法、后裝拔出法等，其中最常用的是回彈法。而回彈法中碳化深度對混凝土強度的推定值影響很大。碳化是一個緩慢發(fā)展的過程，在進行混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件強度的檢驗時，為取得比較準確的混凝土的實際強度，應在28d后盡早進行，即在未碳化或碳化程度很小時進行。三、混凝土碳化的防治1、在使用時合理選用水泥品種。對于水位變化區(qū)以及干濕交替作用的部位或較嚴寒地區(qū)選用抗硫酸鹽普通水泥；對礦渣水泥和粉煤灰水泥要控制摻量，普通水泥摻粉煤灰，可以在水泥用量不變的情況下，再外摻粉煤灰取代部分砂子，或同時摻用粉煤灰的減水劑，即采用“雙摻”的技術(shù)措施，這樣可以提高混凝土的抗碳化能力。2、選好合適的配合比，適量的外加劑，控制細骨料、粉料用量。分析骨料的性質(zhì)，如抗酸性骨料與水，水泥的作用對混凝土的碳化有一定的延緩作用。對于使用江砂的地方，砂的級配不合理，粉料較多，更應選擇合適的配合比，控制水灰比?？茖W地攪拌和運輸，及時地養(yǎng)