对混凝土碳化防护研究 对混凝土碳化防护研究 对混凝土碳化防护研究 科
摘要:从混凝土结构碳化的过程及其机理出发,首先分析其影响因素以及碳化对混凝土结构的危害,然后从设计、施工、使用维护三个阶段分别提出了相应的防护措施,最后分析了方案的可行性,为工程应用提供了参考。
关键词:混凝土碳化;混凝土;碳化
0引言
随着经济的持续增长和社会进入现代化时期,社会运输需求总量增长,其需求结构和需求形式也在不断变化。混凝土材料在土木工程中随着经济的发展而运用越来越广泛。因而混凝土材料的强度、适用性、耐久性等强度指标直接影响混凝土结构的性能。影响混凝土结构的因素有很多,比如混凝土的配合比、钢筋强度、混凝土碳化等。本文就混凝土碳化对结构影响机理分析,提出相应的防护措施。国内外对混凝土碳化的研究有了一定的成果,通过相应的试验研究得出混凝土碳化的影响因素与混凝土碳化深度预测模型。对混凝土碳化的研究主要有以下几方面:
1)碳化混凝土力学性能;
2)碳化混凝土的研究方法;
3)碳化深度预测的数学模型;
4)碳化机理及混凝土碳化的影响因素;其中,混凝土碳化防护措施处理已成为当今的研究重点,具有重大的实际意义。
1混凝土碳化机理 2混凝土碳化的影响因素及危害
2.1混凝土碳化影响因素由混凝土碳化的过程和机理得知,混凝土碳化主要从两个方面去考虑:
1)材料结构本身,从设计配合比、水泥选用、用水量等各方面提高混凝土的密实度;
2)从混凝土所处的环境去考虑,尽力延迟二氧化碳进入混凝土结构,以提高碳化能力。比如表面涂材料、养护。综上所述,影响混凝土碳化的因素具体包括:水灰比、水泥品种和用量、骨料品种与级配、外掺剂等、环境相对湿度、温度、压力以及CO2浓度等、混凝土搅拌、振捣和养护条件。
2.2混凝土碳化危害碳化对混凝土结构的危害主要体现在以下几方面:
1)混凝土的初期碳化可以使孔被形成的碳酸钙密封,这对降低碳化层的渗透性和提高强度有一定的作用。随着碳化时间的延长,溶液的pH变小,当pH达到9时,此时远小于钢筋保持钝化状态的条件。碳化降低了混凝土的碱度,同时增加了氢氧离子数量,降低了混凝土对钢筋的保护作用。从而导致钢筋锈蚀,混凝土结构稳定性降低。
2)碳化还会引起混凝土收缩(碳化收缩),容易使混凝土的表面产生细微的裂缝。
3)碳化影响混凝土的稳定,混凝土结构能否稳定与pH值的大小有很大关系,碳化会降低混凝土的pH值,故破坏混凝土的稳定结构。
3混凝土碳化防护措
施混凝土的碳化导致混凝土结构出现裂缝、混凝土保护层出现剥落、钢筋产生锈蚀,最终导致混凝土结构整体破坏。混凝土的碳化有如此大的危害性,我们应该积极地采取措施来防治或减缓混凝土的碳化。根据混凝土碳化的过程及机理,我们可以从以下各过程防护碳化,降低碳化速度,延长混凝土碳化年限。
3.1设计过程防护措施
1)改善配合比提高抗碳化能力。配合比是提高混凝土碳化的内在措施。提高配合比,我们可以从水灰比、水泥品种、骨料、外加剂这几个方面考虑。
a.水灰比的控制。水灰比是决定混凝土性能的重要参数,对混凝土的孔隙结构影响极大,控制着混凝土的渗透性。水灰比的大小决定了混凝土的孔结构,水灰比越大,混凝土内部的孔隙率就越大。碳化速度加大。因此,在满足设计条件下,可通过减小水灰比来提高结构抗碳化能力。
b.水泥品种及用量的选择。首先,不同品种的水泥,其主要矿物成分、掺合料品种及其掺量不同,其水化物的碱性物质含量存在较大的差异,尤其是CaO的含量直接影响混凝土水化物中氢氧化钙的含量。水泥中CaO含量高,混凝土中氢氧化钙的含量高,吸收二氧化碳能力越大,故对混凝土碳化速度有很大的影响。其次,增加水泥用量,一方面可以改变混凝土的和易性,提高混凝土的密实度;另一方面可以增加混凝土的碱性储备,直接影响混凝土吸收二氧化碳的量。在工程施工中,应根据工程抗碳化能力的设计要求、环境要求、经济要求等各方面因素,宜优先选用抗碳化能力较强的水泥品种用于混凝土结构施工,如:快硬快早强硅酸盐水泥、硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥等。
c.选择优良的骨料。骨料的品种不同,其内部孔隙结构差别很大,直接影响混凝土的密实性。在混凝土强度相同的情况下,普通混凝土的抗碳化性能最好,在同等条件下其碳化速度约为轻砂天然骨料混凝土的0.56倍。
d.依据条件要求选择外加剂。不同品种的外加剂对混凝土的抗碳化能力有不同作用。一般情况下减水剂能降低水灰比,增加混凝土的抗碳化能力;引气剂能增加混凝土的孔隙含量,导致加快碳化速度。如羟基羧酸盐复合性高性能减水剂能提高抗碳化能力。
2)表面覆盖防护。表面覆盖防护对提高抗碳化能力有一定的效果,比如用沥青、沥青防水涂料、马赛克和瓷砖覆盖,对延迟碳化有比较明显的效果。为延缓混凝土结构碳化,我们可以在混凝土结构覆盖有机涂料,涂料应满足以下条件:
a.涂料与混凝土有足够的粘结强度,保证涂料与混凝土能牢固结合,并不影响混凝土结构的稳定性。
b.涂料的最低固化时间满足施工及设计要求。
c.涂料有一定的变形能力,能适应温度及其他外界因素的影响而不发生开裂或脱开。
d.具有良好的绝缘性,能防止二氧化碳、水和氧气等其他有害气体的渗透。
e.涂料能协调、美化周围环境。
3.2施工过程防护措施施工质量差表现为表面不平,蜂窝麻面多,振捣不密实,养护不善,造成混凝土密实度低,从而使大气中的二氧化碳和水分渗入混凝土结构中,加速了混凝土的碳化速度。为防止有害气体进入混凝土结构中,我们可以采取以下措施来提高混凝土的抗碳化性:
1)改善混凝土的使用环境条件,混凝土的碳化速度与其所处环境中的二氧化碳的浓度成比例关系,因此,在允许的条件下,适当的增大使用环境的湿度、减少二氧化碳的含量,是延缓混凝土碳化的一项有效措施;
2)混凝土浇筑过程中,振捣密实,严格控制混凝土的水灰比,坍落度。务必符合设计规范要求;施工选择模板应尽可能选择钢材、胶合板等不易变形的模板。若选择木模板应控制板缝宽度及表面光滑度。模板固定时要牢固,拆模应在混凝土达到一定强度后方可进行;
3)科学的搅拌和运输混凝土,及时的养护等各项严格的工艺手段,可以减少渗流水量和其他有害物的侵蚀,以确保混凝土的密实性;
4)混凝土碳化是由于二氧化碳与混凝土的氢氧化钙反应导致结构整体破坏。当混凝土刚施工完时,结构处于养护阶段,此时强度不高,不密实,且是二氧化碳进入混凝土结构的关键时期。研究表明,水泥完全水化所需要的用水量仅为水泥用量的22%~27%,但是由于拆模过早或拆模以后未采取有效的防护措施,导致混凝土表面水流失,水泥中的Ca(OH)2含量偏低,从而加大碳化速度。我们平时用自来水养护,若我们考虑用带一定碱性的液体来养护,比如含量低的氢氧化钙液体。这样,我们既可以养护混凝土结构,也可以减少二氧化碳进入结构中。能有效的延缓碳化时间。
3.3使用维护防护措施工程竣工后,有效的防护措施对延长结构的使用寿命有非常作用。针对混凝土碳化这一影响因素,我们可采取以下几方面措施来提高混凝土的抗碳化能力:
1)在施工组织设计中明确规定检修时间,检测构件的碳化深度。依据碳化程度的深浅采取相应的措施。a.碳化深度较小,则可用优质材料涂刷封闭,防止二氧化碳进入;b.碳化深度大于保护层,钢筋锈蚀,直接影响结构的安全,则应拆除重建。
2)对重要关键的结构物,应定时安排人员检查。如排水设施、水下墩柱是否被撞坏。使结构处于良好的工作状态。
3)制定相应的奖罚制度,防止人为损坏结构。提高人们文明使用公共设施的意识。
4结语
混凝土结构的耐久性和稳定性直接影响工程安全性。混凝土碳化是其重要影响因素之一,要提高混凝土抗碳化能力,就应从混凝土结构开始施工到使用、养护、维修,自始至终,尽力控制或减少各因素的影响,才能提高混凝土的耐久性和稳定性,达到设计使用要求。
参考文献: &
