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混凝土也怕二氧化碳?浅谈混凝土的碳化及影响

编辑:永利402com官方网站   发布时间:2018-2-6?
  一、混凝土反应机理
  混凝土的主要成分是水泥、粗骨料、细骨料、矿物掺合料、水以及混凝土外加剂(减水剂、膨胀剂、引气剂、防冻剂等)。水泥的主要成分是氧化钙,水化反应生成氢氧化钙。
  CaO+H2O=Ca(OH)2 
  氢氧化钙溶液呈碱性,可以对钢筋形成良好的保护作用,使钢筋表面生成难以溶剂的Fe2O3和Fe3O4,即钝化膜。
  二、混凝土的碳化
  混凝土中的Ca(OH)2与空气中的CO2起化学反应,生成中性的碳酸盐CaCO3 :
  Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O
  混凝土中钢筋保持钝化状态的最低(临界)碱度是PH值为11.5,碳化后的混凝土PH值为8.5~9.5。
  三、碳化的影响
  碳化会使混凝土的碱度降低,当碳化超过混凝土的保护层时,在水与空气存在的条件下,就会使混凝土失去对钢筋的保护作用,钢筋开始生锈。可见,混凝土碳化作用一般不会直接引起其性能的劣化,对于素混凝土,碳化还有提高混凝土耐久性的效果,但对于钢筋混凝土来说,碳化会使混凝土的碱度降低,同时,增加混凝土孔溶液中氢离子数量,因而会使混凝土对钢筋的保护作用减弱。

  钢筋锈蚀后,锈蚀产生的体积比原来膨胀2~4倍,从而对周围混凝土产生膨胀应力,锈蚀越严重,铁锈越多,膨胀力越大,最后导致混凝土开裂形成顺筋裂缝。裂缝的产生使水和CO2得以顺利的进入混凝土内,从而又加速了碳化和钢筋的锈蚀。由于混凝土碱性降低,湿气锈蚀钢筋,锈蚀严重时会胀裂保护层,加速锈蚀进程,最终有可能影响结构安全。


混凝土碳化


  混凝土表面与混凝土极限强度存在一定的关系。回弹检测混凝土强度是以混凝土的表面硬度来推断混凝土强度的。碳化会增大混凝土表面硬度,所以回弹判定其强度时需要检测碳化深度(一般混凝土碳化深度可用碳化深度测量仪,碳化深度尺等进行测定。回弹值测量完毕后,应选择不少于构件的30%测区数在有代表性的位置上测量碳化深度值。)进行修正。
  四、影响因素
  影响混凝土碳化速度的因素是多方面的。
  首先影响较大的是水泥品种,因不同的水泥中所含硅酸钙和铝酸钙盐基性高低不同;
  其次,影响混凝土碳化主要还与周围介质中CO2的浓度高低及湿度大小有关,在干燥和饱和水条件下,碳化反应几乎终止,所以这是除水泥品种影响因素以外的一个非常重要的原因;
  再次,在渗透水经过的混凝土时,石灰的溶出速度还将决定于水中是否存在影响Ca(OH)2溶解度的物质,如水中含有Na2SO4及少量Mg2SO4 时,石灰的溶解度就会增加,如水中含有Ca(HCO3)2的Mg(HCO3)2对抵抗溶出侵蚀则十分有利。因为它们在混凝土表面形成一种碳化保护层;
  另外,混凝土的渗透系数、透水量、混凝土的过度振捣、混凝土附近水的更新速度、水流速度、结构尺寸、水压力及养护方法与混凝土的碳化都有密切的关系。
  五、碳化的防治
  1.在施工中应根据建筑物所处的地理位置、周围环境,选择合适的水泥品种:对于水位变化区以及干湿交替作用的部位或较严寒地区选用抗硫酸盐普通水泥;冲刷部位宜选高强度水泥。
  2.分析骨料的性质,如抗酸性骨料与水、水泥的作用对混凝土的碳化有一定的延缓作用。   3.要选好配合比,适量的外加剂,高质量的原材料,科学的搅拌和运输,及时的养护等各项严格的工艺手段,以减少渗流水量和其它有害物的侵蚀,以确保混凝土的密实性。

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