- 相關(guān)推薦
淺談混凝土回彈與碳化深度
摘要:碳化就是混凝土中的氫氧化鈣和空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣和水的過程。本文淺談了混凝土碳化的機(jī)理、原因及影響因素,簡單闡述防止混凝土碳化的方法。
關(guān)鍵詞:混凝土;碳化;回彈
前言:
新拌混凝土由于水化作用形成氫氧化鈣,水泥漿在空氣中硬化時,表層水化形成的氫氧化鈣就會與空氣中的二氧化碳生成碳酸鈣,這被稱為混凝土的碳化作用。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(dāng)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,混凝土中的氫氧化鈣越多堿性就越強(qiáng),越不容易碳化。還有就是周圍的環(huán)境,二氧化碳的濃度及濕度。非常潮濕和非常干燥的時候,混凝土都不易碳化。太濕可以隔離二氧化碳與氫氧化鈣的反映,太干二氧化碳無法結(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(qiáng)度是以混凝土的表面硬度來推斷混凝土強(qiáng)度的.碳化會增大混凝土表面硬度,所以回彈判定其強(qiáng)度時需要檢測碳化深度進(jìn)行修正。
1、混凝土碳化機(jī)理及原因
1.1 混凝土碳化機(jī)理
拌和混凝土?xí)r,硅酸鹽水泥的主要成份碳化鈣水化作用后生成氫氧化鈣,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12.5~13.5?諝庵械亩趸?xì)怏w不斷地透過混凝土中未完全充水的粗毛細(xì)孔道,氣相擴(kuò)散到混凝土中部分充水的毛細(xì)孔中,與其中的孔隙液所溶解的氫氧化鈣進(jìn)行中和反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物為碳化鈣和水,碳化鈣溶解度低,沉積于毛細(xì)孔中。該反應(yīng)式為:Ca(OH)2+CO2→CaCO3↓+H2O反應(yīng)后,毛細(xì)孔周圍水泥石中的羥鈣石補(bǔ)充溶解為Ca2+和OH-,反向擴(kuò)散到孔隙液中,與繼續(xù)擴(kuò)散進(jìn)來的二氧化碳反應(yīng),一直到孔隙液的PH值降為8.5~9.0時,這層混凝土的毛細(xì)孔中才不再進(jìn)行這種中和反應(yīng),此時即所謂“已碳化”。確切地說,碳化應(yīng)稱為碳酸鹽化。另外,凡是能與氫氧化鈣進(jìn)行中和反應(yīng)的一切酸性氣體,如SO2、SO3、H2S以至于氣相HCI等,均能進(jìn)行上述中和反應(yīng),使混凝土堿度降低,故混凝土碳化應(yīng)廣義地稱為“中性化”;炷帘韺犹蓟,大氣中的二氧化碳繼續(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)。
1.2 混凝土碳化原因
混凝土的主要成分有水泥、粗細(xì)骨料、水以及外加劑。水泥摻與混凝土的拌合中,水泥中主要成分是氧化鈣,經(jīng)水化作用后生成氫氧化鈣 ,混凝土的碳化,是指混凝土中的氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳起化學(xué)反應(yīng),生成中性的碳酸鹽碳酸鈣 。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8.5~9.5。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(hù)作用減弱。當(dāng)碳化超過混凝土的保護(hù)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(hù)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2~4倍,從而對周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力,銹蝕越嚴(yán)重,鐵銹越多,膨脹力越大,最后導(dǎo)致混凝土開裂形成順筋裂縫。裂縫的產(chǎn)生使水和二氧化碳得以順利的進(jìn)入混凝土內(nèi),從而又加速了碳化和鋼筋的銹蝕。
2、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。主要有以下幾點(diǎn):
2.1 環(huán)境條件
因?yàn)樘蓟且合喾磻?yīng),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(shí)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?yàn)榛炷梁畷r透氣性小,碳化慢;在濕度相同時,風(fēng)速愈高、溫度愈高,混凝土碳化也愈快;空氣中二氧化碳濃度愈高混凝土碳化速度愈快。
2.2 水泥品種
一般說來,普通硅酸鹽水泥要比早強(qiáng)硅酸鹽水泥碳化稍快,摻混合材料的水泥碳化速度更快,混合材料摻量越大,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(shí)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。
2.3 骨料種類
混凝土中的骨料本身一般比較堅(jiān)硬、密實(shí),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(jìn)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。
2.4 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(jìn)行越慢。水灰比小的混凝土由于水泥漿的組織密實(shí),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。
2.5 澆筑與養(yǎng)護(hù)質(zhì)量
密實(shí)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(shí)的混凝土表層中大孔隙內(nèi)無水,二氧化碳可以由氣相擴(kuò)散到充滿水的毛細(xì)孔隙而完成碳化。所以越是密實(shí)的混凝土其抗碳化能力越高。
混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)質(zhì)量是影響混凝土密實(shí)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(shí),以及養(yǎng)護(hù)方法不當(dāng)、養(yǎng)護(hù)時間不足時,就會造成混凝土內(nèi)部毛細(xì)孔道粗大,且大多相互連通,嚴(yán)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(xué)物質(zhì)沿著粗大的毛細(xì)孔道或裂縫進(jìn)入混凝土內(nèi)部,從而加速混凝土的碳化和鋼筋腐蝕。
3、混凝土碳化的防治
3.1 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(yán)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。
3.2 選好合適的配合比,適量的外加劑,控制細(xì)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(yīng)選擇合適的配合比,控制水灰比?茖W(xué)地?cái)嚢韬瓦\(yùn)輸,及時地養(yǎng)護(hù),以減少滲流水量和其它有害物的侵蝕,確保混凝土的密實(shí)性;炷恋拿軐(shí)度也是保證工程質(zhì)量的關(guān)鍵因素。
3.3 碳化后的混凝土構(gòu)件還可采用涂刷環(huán)氧基液的方法,對建筑物地下部分在其周圍設(shè)置保護(hù)層;用各種溶注液浸注混凝土,如用溶化的瀝青涂抹。對碳化深度較大的,可鑿除混凝土松散部分,洗凈進(jìn)入的有害物質(zhì),將混凝土銜接面鑿毛,用環(huán)氧砂漿或細(xì)石混凝土填補(bǔ),最后以環(huán)氧基液做涂基保護(hù)。
綜述:混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范中規(guī)定:在混凝土試件強(qiáng)度評定不合格及結(jié)構(gòu)實(shí)體檢驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定對結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的混凝土強(qiáng)度進(jìn)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(qiáng)度的推定值影響很大。由于碳化收縮,碳酸鈣的生成能提高混凝土表面的硬度,在回彈法檢測強(qiáng)度時提高了回彈值讀數(shù),而且碳化深度與混凝土的齡期接近正比,因此為了克服混凝土碳化及齡期對回彈法測強(qiáng)的影響,就把碳化深度作為一個參量來采用,使之成為一個反比的系數(shù),當(dāng)回彈值相當(dāng)時,碳化深度值越大其對應(yīng)的混凝土檢測強(qiáng)度值越低。碳化是一個緩慢發(fā)展的過程,在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件強(qiáng)度的檢驗(yàn)時,為取得比較準(zhǔn)確的混凝土的實(shí)際強(qiáng)度,應(yīng)在28d后盡早進(jìn)行,即在未碳化或碳化程度很小時進(jìn)行。
【淺談混凝土回彈與碳化深度】相關(guān)文章:
淺探具象與意象的深度連接05-29
設(shè)計(jì)階段與出圖深度06-03
淺談生命的可貴06-08
淺談供熱節(jié)能06-02
大體積混凝土裂縫分析及措施08-09
淺論混凝土裂縫原因分析與處理08-11
淺談山寨的法律探析08-02
淺談物流管理08-15
淺談企業(yè)的薪酬管理06-03
淺談銀行保函08-26