談商品混凝土抗碳化性能的研究進(jìn)展

摘 要：在工程項(xiàng)目施工的過(guò)程中，商品混凝土已經(jīng)成為主要的施工材料，它可以使得工程結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和穩(wěn)定性得到進(jìn)一步的保障。但是，在商品混凝土運(yùn)用的過(guò)程中，由于受到施工環(huán)境以及施工技術(shù)等方面因素的影響，因此導(dǎo)致混凝土的抗碳化性能大幅度的下降，使得混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性受到了嚴(yán)重的影響。為此，我們就需要采用相應(yīng)的技術(shù)手段來(lái)對(duì)其進(jìn)行處理，從而使得混凝土結(jié)構(gòu)的使用功能得到有效的保障。本文通過(guò)對(duì)混凝土碳化的機(jī)理和腐蝕破壞的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行介紹，討論了商品混凝土抗碳化性能的影響因素，以供參考。

關(guān)鍵詞：抗碳化性能；碳化機(jī)理；商品混凝土；研究分析

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，工程施工項(xiàng)目也在不斷的增多，人們?yōu)榱耸沟霉こ淌┕さ馁|(zhì)量得到進(jìn)一步的提升，就將許多新型的施工技術(shù)、材料以及設(shè)備應(yīng)用到其中。從而使得混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得到進(jìn)一步的保障。其中商品混凝土的應(yīng)用，不僅使得工程施工質(zhì)量和穩(wěn)定性得到有效的保障，還很好的滿足了工程施工的相關(guān)要求。但是，商品混凝土在使用的過(guò)程中，容易受到外界環(huán)境和施工工藝的影響，而導(dǎo)致混凝土的抗碳化性能大幅度的下降，因此我們就需要采用相應(yīng)的技術(shù)手段來(lái)對(duì)其進(jìn)行處理，以確?；炷两Y(jié)構(gòu)的耐久性。

1 混凝土碳化的機(jī)理和腐蝕破壞

所謂的混凝土碳化問(wèn)題主要是指水泥中存在的水化產(chǎn)物和周圍環(huán)境的中的二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而生產(chǎn)其他的碳酸物質(zhì)。這就使得混凝土結(jié)構(gòu)的堿度下降，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋在使用的過(guò)程中，出現(xiàn)腐蝕破壞的現(xiàn)象，這就對(duì)混凝土的耐久性有著較大的影響。

1.1 混凝土碳化的機(jī)理

商品混凝土在使用的過(guò)程中，自身的碳化反應(yīng)所涉及的內(nèi)容有很多，其中主要包括了二氧化碳擴(kuò)散到混凝土孔中、二氧化碳和水泥中氫氧化鈣、二氧化碳和水化產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)。這就使得混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性出現(xiàn)問(wèn)題，給工程施工質(zhì)量帶來(lái)嚴(yán)重的影響。而且根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，我們可以發(fā)現(xiàn)碳化反應(yīng)還和周圍環(huán)境濕度有著一定的關(guān)系，這就使得空氣中的二氧化碳擴(kuò)散到混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)中，這就使得混凝土的碳化速率加快，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性受到嚴(yán)重的影響。

1.2 混凝土碳化的腐蝕破壞

在混凝土碳化的過(guò)程中，混凝土腐蝕破壞的情況主要分為5個(gè)階段，其中第一階段就是，未碳化的混凝土材料在周圍環(huán)境的影響下，其中的pH值出現(xiàn)下降的情況。第二階段是，混凝土的水化物在二氧化碳的影響下轉(zhuǎn)化成碳酸鹽；第三階段，當(dāng)混凝土中的pH值下降到一定程度以后，其中部分水化物就開(kāi)始出現(xiàn)了解體的情況；第四階段，當(dāng)pH值下降到10.5以下時(shí)，其中水化物分解；第五階段，當(dāng)混凝土pH值降低到10以下時(shí)，混凝土完全碳化，這就對(duì)混凝土的耐久性有著嚴(yán)重的影響。而且當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)碳化腐蝕破壞的時(shí)候，整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)也會(huì)出現(xiàn)收縮的情況，這就使得混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度受到嚴(yán)重的影響，在外界環(huán)境因素的影響下，就容易導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)碳化收縮裂縫，從而對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目的施工帶來(lái)了嚴(yán)重的影響。

2 配制技術(shù)、養(yǎng)護(hù)條件和環(huán)境因素對(duì)商品混凝土抗碳化性能的影響

總的來(lái)說(shuō)，商品混凝土的抗碳化性能主要受混凝土配制技術(shù)、施工養(yǎng)護(hù)條件和所處服役環(huán)境等因素的影響。配制技術(shù)主要是水膠比和摻合料的影響；施工養(yǎng)護(hù)條件主要是齡期和溫濕度的影響；混凝土所處服役環(huán)境的溫濕度和CO2濃度也會(huì)影響到混凝土的碳化行為。

2.1 配制技術(shù)對(duì)商品混凝土抗碳化性能的影響

配制技術(shù)主要通過(guò)改變混凝土的結(jié)構(gòu)密實(shí)性和堿度而影響混凝土的抗碳化性能。水膠比是混凝土配合比設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，決定了混凝土結(jié)構(gòu)的致密性，對(duì)混凝土碳化速度影響極大。在膠凝材料用量一定的情況下，增大水膠比會(huì)增加混凝土的孔隙率，促進(jìn)CO2的擴(kuò)散，從而加速混凝土的碳化，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了碳化深度隨著水膠比的增大而增加。而且將0.3～0.6水膠比的無(wú)摻合料混凝土水養(yǎng)28d后進(jìn)行加速碳化試驗(yàn)。結(jié)果表明，碳化系數(shù)隨水膠比升高而升高。

商品混凝土中普遍使用的摻合料也對(duì)混凝土的抗碳化性能有重要影響。摻合料的使用一方面改善了水泥漿體與集料之間的界面過(guò)渡區(qū)，密實(shí)了混凝土結(jié)構(gòu)；另一方面由于摻合料的二次水化反應(yīng)，減少和降低了混凝土基體中單位區(qū)域可碳化物質(zhì)的數(shù)量和堿度。因此，如果摻合料的致密作用超過(guò)了其引起的堿度下降，混凝土抗碳化性能將得到提高；反之，抗碳化性能下降。研究了礦渣細(xì)度對(duì)混凝土碳化系數(shù)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，細(xì)度越細(xì)，碳化系數(shù)越小。他們采用相同的水膠比（w/b=0.5），對(duì)比研究了無(wú)摻合料混凝土（N50）、摻礦渣65%的混凝土（B465）、摻硅灰10%的混凝土及雙摻硅灰（10%）和礦渣（55%）的混凝土（TBC）的碳化系數(shù)。當(dāng)摻合料以取代水泥方式摻入時(shí)，總的可碳化物質(zhì)數(shù)量減少，且致密性不足以彌補(bǔ)堿度的降低，混凝土抗碳化性能降低。

2.2 養(yǎng)護(hù)條件對(duì)商品混凝土抗碳化性能的影響

膠凝材料只有水化到一定程度才能形成有利于混凝土強(qiáng)度和耐久性的微結(jié)構(gòu)。恰當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)條件對(duì)于混凝土抗碳化性能的發(fā)揮有很大的作用。養(yǎng)護(hù)的齡期和溫濕度控制均會(huì)對(duì)混凝土的抗碳化性能產(chǎn)生較大影響，尤其是商品混凝土，礦物摻合料的摻量較大，其對(duì)養(yǎng)護(hù)條件的改變更加敏感。

另外，上述的研究說(shuō)明，商品混凝土的摻合料摻量即使高達(dá)50%，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，其碳化深度一般遠(yuǎn)小于筋保護(hù)層厚度，具有足夠好的抗碳化性能。然而在實(shí)際工程中，由于建筑物的混凝土澆筑后養(yǎng)護(hù)條件達(dá)不標(biāo)準(zhǔn)要求，甚至有些工地根本就沒(méi)有養(yǎng)護(hù)工序。這樣的混凝土雖說(shuō)工程驗(yàn)收時(shí)混凝土強(qiáng)度能達(dá)到設(shè)計(jì)要但混凝土表面的碳化現(xiàn)象卻十分嚴(yán)重，碳化深度較深。進(jìn)一步細(xì)化研究商品混凝土的工程養(yǎng)護(hù)條件對(duì)其化性能的影響十分重要，這對(duì)更加科學(xué)地應(yīng)用好大摻量礦物摻合料技術(shù)，重視商品混凝土的施工養(yǎng)護(hù)水平及提高工程商品混凝土的抗碳化性能具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.3 環(huán)境因素對(duì)商品混凝土抗碳化性能的影響

混凝土結(jié)構(gòu)物所處的環(huán)境因素對(duì)其抗碳化性能也有較大的影響。環(huán)境濕度（RH）、溫度和CO2濃度均會(huì)不同程度地影響混凝土的碳化行為。例如，較惡劣的加速碳化條件下混凝土的碳化系數(shù)一般比自然碳化條件下的碳化系數(shù)要大幾倍甚至幾十倍；環(huán)境相對(duì)濕度（RH）不同也會(huì)使得混凝土的碳化深度存在較大的差別。

3 結(jié)束語(yǔ)

由此可見(jiàn)，商品混凝土在使用的過(guò)程中，對(duì)商品混凝土抗碳化性能的研究分析有著十分重要的意義，這不僅可以有效的提高工程施工的質(zhì)量，還使得混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性得到很好的保障，以避免在使用的過(guò)程中，受到各方面因素的影響，而出現(xiàn)相應(yīng)的質(zhì)量問(wèn)題。而且隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們也將許多先進(jìn)的施工技術(shù)應(yīng)用到其中，這就使得混凝土在運(yùn)用的過(guò)程中，自身的工作性能得到進(jìn)一步的提高，從而滿足工程施工的相關(guān)要求。

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