混凝土的碳化是指混凝土中原呈堿性的氫氧化鈣,在大氣中受到二氧化碳和水分的作用,逐漸變成呈中性的碳酸鈣的過程,混凝土碳化對混凝土結(jié)構(gòu)破壞影響很大。
1.混凝土碳化機(jī)理
水泥中的礦物以硅酸三鈣和硅酸二鈣含量較多,約占總重的75%,水泥完全水化后,生成的水化硅酸鈣凝膠約占總體積的50%,氫氧化鈣約占25%,水泥石的強(qiáng)度主要取決于水化硅酸鈣,在混凝土中水泥石的含量占總體積的25%.
混凝土具有毛細(xì)管—孔隙結(jié)構(gòu)的特點,這些毛細(xì)管—孔隙包括混凝土成型時殘留下來的氣泡,水泥石中的毛細(xì)孔和凝膠孔,以及水泥石和集料接觸處的孔穴等等。此外,還可能存在著由于水泥石的干燥收縮和溫度變形而引起的微裂縫。普通混凝土的孔隙率一般不少于8~10%.
混凝土的碳化是指大氣中的二氧化碳首先滲透到混凝土內(nèi)部的孔隙中,而后溶解于毛細(xì)孔中的水分,與水泥水化過程中所產(chǎn)生的水化硅酸鈣和氫氧化鈣等水化產(chǎn)物相互作用,生成碳酸鈣等產(chǎn)物。所以,混凝土碳化是由于混凝土存在著孔隙,里面充滿著水分和空氣,在混凝土的氣相、液相、固相中進(jìn)行著一個十分復(fù)雜的多相物理化學(xué)連續(xù)過程。
混凝土碳化有增加混凝土強(qiáng)度和減少滲透性的作用,這可能是因為碳化放出的水分促進(jìn)水泥的水化及碳酸鈣沉淀減少了水泥石的孔隙之故。但混凝土碳化后,其堿性降低,加快鋼筋腐蝕。
2.混凝土碳化影響因素
水工建筑物混凝土碳化的影響因素較多,有內(nèi)在因素,也有外界因素。
2.1影響混凝土碳化的內(nèi)在因素
2.1.1水泥品種
不同的水泥,其礦物組成、混合材量、外加劑、生料化學(xué)成分不同,直接影響著水泥的活性和混凝土的堿度,對碳化速度有重要影響。一般而言,水泥中熟料越多,則混凝土的碳化速度越慢。外加劑(減水劑、引氣劑)一般均能提高抗?jié)B性,減弱碳化速度,但含氯鹽的防凍、早強(qiáng)劑則會嚴(yán)重加速鋼筋銹蝕,應(yīng)嚴(yán)格控制其用量。
2.1.2集料品種和級配
集料品種和級配不同,其內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)差別很大,直接影響著混凝土的密實性。材質(zhì)致密堅實,級配較好的集料的混凝土,其碳化的速度較慢。
2.1.3磨細(xì)礦物摻料的品種和數(shù)量
如具有活性水硬性材料的摻料,其不能自行硬化,但能與水泥水化析出的氫氧化鈣或者與加入的石灰相互作用而形成較強(qiáng)較穩(wěn)定的膠結(jié)物質(zhì),使混凝土堿度降低。在水灰比不變采用等量取代的條件下,摻料量取代水泥量越多,混凝土的碳化速度就越快。
2.1.4水泥用量
增加水泥用量,一方面可以改變混凝土的和易性,提高混凝土的密實性;另一方面還可以增加混凝土的堿性儲備,使其抗碳化性能增強(qiáng),碳化速度隨水泥用量的增大而減少。
2.1.5水灰比
在水泥用量一定的條件下,增大水灰比,混凝土的孔隙率增加,密實度降低,滲透性增大,空氣中的水分及有害化學(xué)物質(zhì)較多的浸入混凝土體內(nèi),加快混凝土碳化。
2.1.6施工質(zhì)量
施工質(zhì)量差表現(xiàn)為振搗不密實,造成混凝土強(qiáng)度低,蜂窩、麻面、空洞多,為大氣中的二氧化碳和水分的滲入創(chuàng)造了條件,加速了混凝土的碳化。
2.1.7養(yǎng)護(hù)質(zhì)量
混凝土成型后,必須在適宜的環(huán)境中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)好的混凝土,具有膠凝好、強(qiáng)度高、內(nèi)實外光和抗侵蝕能力強(qiáng),能阻止大氣中的水分和二氧化碳侵入其內(nèi),延緩碳化速度。
1.混凝土碳化機(jī)理
水泥中的礦物以硅酸三鈣和硅酸二鈣含量較多,約占總重的75%,水泥完全水化后,生成的水化硅酸鈣凝膠約占總體積的50%,氫氧化鈣約占25%,水泥石的強(qiáng)度主要取決于水化硅酸鈣,在混凝土中水泥石的含量占總體積的25%.
混凝土具有毛細(xì)管—孔隙結(jié)構(gòu)的特點,這些毛細(xì)管—孔隙包括混凝土成型時殘留下來的氣泡,水泥石中的毛細(xì)孔和凝膠孔,以及水泥石和集料接觸處的孔穴等等。此外,還可能存在著由于水泥石的干燥收縮和溫度變形而引起的微裂縫。普通混凝土的孔隙率一般不少于8~10%.
混凝土的碳化是指大氣中的二氧化碳首先滲透到混凝土內(nèi)部的孔隙中,而后溶解于毛細(xì)孔中的水分,與水泥水化過程中所產(chǎn)生的水化硅酸鈣和氫氧化鈣等水化產(chǎn)物相互作用,生成碳酸鈣等產(chǎn)物。所以,混凝土碳化是由于混凝土存在著孔隙,里面充滿著水分和空氣,在混凝土的氣相、液相、固相中進(jìn)行著一個十分復(fù)雜的多相物理化學(xué)連續(xù)過程。
混凝土碳化有增加混凝土強(qiáng)度和減少滲透性的作用,這可能是因為碳化放出的水分促進(jìn)水泥的水化及碳酸鈣沉淀減少了水泥石的孔隙之故。但混凝土碳化后,其堿性降低,加快鋼筋腐蝕。
2.混凝土碳化影響因素
水工建筑物混凝土碳化的影響因素較多,有內(nèi)在因素,也有外界因素。
2.1影響混凝土碳化的內(nèi)在因素
2.1.1水泥品種
不同的水泥,其礦物組成、混合材量、外加劑、生料化學(xué)成分不同,直接影響著水泥的活性和混凝土的堿度,對碳化速度有重要影響。一般而言,水泥中熟料越多,則混凝土的碳化速度越慢。外加劑(減水劑、引氣劑)一般均能提高抗?jié)B性,減弱碳化速度,但含氯鹽的防凍、早強(qiáng)劑則會嚴(yán)重加速鋼筋銹蝕,應(yīng)嚴(yán)格控制其用量。
2.1.2集料品種和級配
集料品種和級配不同,其內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)差別很大,直接影響著混凝土的密實性。材質(zhì)致密堅實,級配較好的集料的混凝土,其碳化的速度較慢。
2.1.3磨細(xì)礦物摻料的品種和數(shù)量
如具有活性水硬性材料的摻料,其不能自行硬化,但能與水泥水化析出的氫氧化鈣或者與加入的石灰相互作用而形成較強(qiáng)較穩(wěn)定的膠結(jié)物質(zhì),使混凝土堿度降低。在水灰比不變采用等量取代的條件下,摻料量取代水泥量越多,混凝土的碳化速度就越快。
2.1.4水泥用量
增加水泥用量,一方面可以改變混凝土的和易性,提高混凝土的密實性;另一方面還可以增加混凝土的堿性儲備,使其抗碳化性能增強(qiáng),碳化速度隨水泥用量的增大而減少。
2.1.5水灰比
在水泥用量一定的條件下,增大水灰比,混凝土的孔隙率增加,密實度降低,滲透性增大,空氣中的水分及有害化學(xué)物質(zhì)較多的浸入混凝土體內(nèi),加快混凝土碳化。
2.1.6施工質(zhì)量
施工質(zhì)量差表現(xiàn)為振搗不密實,造成混凝土強(qiáng)度低,蜂窩、麻面、空洞多,為大氣中的二氧化碳和水分的滲入創(chuàng)造了條件,加速了混凝土的碳化。
2.1.7養(yǎng)護(hù)質(zhì)量
混凝土成型后,必須在適宜的環(huán)境中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)好的混凝土,具有膠凝好、強(qiáng)度高、內(nèi)實外光和抗侵蝕能力強(qiáng),能阻止大氣中的水分和二氧化碳侵入其內(nèi),延緩碳化速度。

