混凝土的碳化及影响因素

混凝土的碳化及影响因素

【摘要】混凝土碳化是影响温凝土结构耐久性的重要原因之一，通过对混凝土碳化机理以及影响因素的分析，我们可以采取更好的相关控制措施来减少碳化的危害。

【关键词】混凝土；碳化；影响因素；控制措施

空气、土壤或地下水中酸性物质，如CO2 、HCl 、SO2 、Cl2 深入混凝土表面，与水泥石中的碱性物质发生反应的过程称为混凝土的中性化。混凝土在空气中的碳化是中性化最常见的一种形式，它是空气中二氧化碳与水泥石中的碱性物质相互作用很复杂的一种物理化学过程。在某些条件下，混凝土的碳化会增加其密实性，提高温凝土的抗化学腐蚀能力，但由于碳化会降低混凝土的碱度，破坏钢筋表面的钝化膜，使混凝土失去对钢筋的保护作用，给混凝土中钢筋锈蚀带来不利的影响。同时，混凝土碳化还会加剧混凝土的收缩，这些都可能导致混凝土的裂缝和结构的破坏。由此可见，混凝土的碳化对钢筋混凝土结构的耐久性有很大的影响。因此，混凝土碳化机理、影响因素及其控制的分析很重要。

1 混凝土的碳化机理

1. 1 碳化反应

混凝土的基本组成材料为水泥、水、砂和石子，其中的水泥与水发生水化反应，生成的水化物自身具有强度(称为水泥石) ，同时将散粒状的砂和石子粘结起来，成为一个坚硬的整体。混凝土的碳化，是指水泥石中的水化产物与周围环境中的二氧化碳作用，生成碳酸盐或其他的物质的现象。碳化将使混凝土的内部组成及组织发生变化。由于混凝土是一个多孔体，在其内部存在大小不同的毛细管、孔隙、气泡，甚至缺陷等。空气中的二氧化碳首先渗透到混凝土内部充满空气的孔隙和毛细管中，而后溶解于毛细管中的液相，与水泥水化过程中产生的氢氧化钙和硅酸三钙、硅酸二钙等水化产物相互作用，形成碳酸钙。所以，混凝土碳化也可用下列化学反应表示:

CO2 + H2O H2CO3

Ca (OH) 2 + H2CO3 CaCO3 + 2H2O

3CaO·2SiO2·3H2O + 3H2CO3 3CaCO3 + 2SiO2 + 6H2O

2CaO·SiO2·4H2O + 2H2CO3 2CaCO3 + SiO2 + 6H2O

可以看出，混凝土的碳化是在气相、液相、和固相中进行的一个复杂的多相物理化学连续过程。

1. 2 碳化反应进展模式

在混凝土的细孔溶液中，存在着较多的K+ 、Na + 和与之平衡的OH- ，Ca + + 的浓度很低。CO2 与细孔溶液中的H2O 反应进而转化为H+ 和CO2 - 3 ，然后H+ 与固相Ca (OH) 2 中OH- 结合生成H2O ，从而Ca (OH) 2 溶解；CO2 - 3 选择性地与少量Ca + + 结合生成CaCO3 沉淀。

2 影响混凝土碳化的因素

混凝土的碳化是伴随着CO2 气体向混凝土内部扩散，溶解于混凝土孔隙内的水，再与水化产物发生碳化反应这样一个复杂的物理化学过程。所以，混凝土的碳化速度取决于CO2 的扩散速度及CO2 与混凝土成分的反应性。而CO2 的扩散速度又受混凝土本身的组织密实性、CO2 的浓度、环境温度、试件的含水率等因素影响，所以碳化反应受混凝土内孔溶液的组成、水化产物的形态等因素的影响。这些影响因素主要可归结为与混凝土自身相关的内部因素和与环境有关的外部因素，当然，除此之外还存在一些其他因素。

2. 1 内部因素

2. 1. 1 水泥用量

水泥用量直接影响混凝土吸收CO2 的量，混凝土吸收CO2 的量等于水泥用量与混凝土水化程度的乘积。另外，增加水泥用量一方面可以改变混凝土的和易性，提高混凝土的密实性；另一方面还可以增加混凝土的碱性储备。因此，水泥用量越大，混凝土强度越高，其碳化速度越慢。

2. 1. 2 水泥品种

水泥品种不同意味着其中所包含的塑料的化学成分和矿物成分以及水泥混合材料的品种和掺量有别，直接影响着水泥的活性和混凝土的碱性，对碳化速度有重要影响。在同一试验条件下砂浆的碳化速度大小顺序为，高炉矿渣水泥(BF C) > 普通硅酸盐水泥(OPC) > 早强水泥(HEC) 。文献[2 ] 认为，高铝水泥混凝土的碳化规律同普通硅酸盐水泥混凝土的碳化规律基本相似。

2. 1. 3 水灰比

混凝土的水灰比和强度是两个密切相关的概念。混凝土的水灰比越低，其强度越高，混凝土的密实程度也越高；反之亦然。由于混凝土的碳化是CO2 向混凝土内扩散的过程，混凝土的密实程度越高，扩散的阻力越大。混凝土碳化的深度受单位体积的水泥用量或水泥石中的Ca (OH) 2 含量的影响。水灰比越大，单位水泥用量越小，混凝土单位体积内的Ca (OH) 2 含量也就越少，碳化速度越快。在混凝土拌和过程中，水占据一定的空间，即使振捣比较密实，随着

混凝土的凝固，水占据的空间也会变成微孔或毛细管等。因此水灰比对混凝土的孔隙结构影响极大，控制着混凝土的渗透性。在水泥用量一定的条件下，增大水灰比，混凝土的孔隙率增加，密实度降低，渗透性增大，碳化速度增大。

2. 1. 4 混凝土抗压强度

混凝土抗压强度是混凝土基本性能指标之一，也是衡量混凝土品质的综合性参数，它与混凝土的水灰比有非常密切的关系，并在—定程度上反映了水泥品种、水泥用量与水泥强度，骨料品种掺和剂，以及施工质量与养护方法等对混凝土品质的共同影响。据有关资料表明，混凝土强度高，抗碳能力强。

2. 1. 5 集料品种和级配

集料的品种和级配不同，其内部孔隙结构差别很大，直接影响着混凝土的密实性。试验说明，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轻骨科混凝土的0.56 倍。

2. 1. 6 施工质量及养护方法对碳化的影响

施工质量差表现为振捣不密实，养护不善，造成混凝土密实低，烽窝麻面多，为大气中的二氧化碳、氧和水分的渗入创造了条件，加速了混凝土的碳化速度。除此之外，混凝土养护状况对碳化也有一定影响。混凝土早期养护不良，水泥水化不充分，使表层混凝土渗透性增大，碳化加快。施工中常用自然和蒸汽养护法。试验表明，普通混凝土采用蒸汽养护的碳化速度比自然养护提高1.5 倍。

2. 2 外部因素

2. 2. 1 光照和温度

混凝土碳化与光照和温度有直接关系。随着温度提高， CO2 在空气中的扩散逐渐增大，为其与Ca (OH) 2 反应提供了有利条件。阳光的直射，加速了其化学反应，碳化速度加快。

2. 2. 2 相对湿度

CO2 溶于水后形成H2CO3 方能和Ca (OH) 2 进行化学反应，所以非常干燥时，混凝土碳化无法进行，但由于混凝土的碳化本身既是一个释放水的过程，环境相对湿度过大，生成的水无法释放也会抑制碳化进一步进行。试验结果表明，相对湿度在50 %～70 %之间时，混凝土碳化速度最快。

2. 2. 3 CO2 的浓度

对于CO2 的影响，学者们提出了多达几十种观点，其理论模式大多数基于菲克(Fick) 第一扩散(渗透) 定律，即：

x = 2Dqc a · t (1)

其中， x 为碳化系数， D 为CO2 渗透系数； qc 为空气中CO2 浓度； a 为单位体积混凝土吸收CO2 能力的系数。(1) 式表明CO2 浓度越高，碳化速度越快。

2. 2. 4 氯离子浓度的影响

氯离子在混凝土液相中形成盐酸，与氢氧化钙作用生成氯化钙。氯化钙具有高吸湿性，在其浓度及湿度较高时，能剧烈地破坏钢筋的钝化膜，使钢筋发生溃烂性锈蚀[3 ] 。

2. 3 其他因素

2. 3. 1 不同应力状态对混凝土碳化的影响

混凝土试件在不同应力状态下其碳化速度有所不同(如表1 所示) 。通过对混凝土施加荷载后进行快速碳化试验研究，我们可以在实际工程中对不同受力构件采取不同的防碳化措施，提高混凝土的耐久性。

混凝土施加应力之后对内部的微细裂缝起到了抑制或扩散作用。微细裂缝的存在使CO2 容易渗透，引起碳化速度加快，但施加了压应力之后，使混凝土的大量微细裂缝闭合或宽度减小，CO2 的渗透速度减慢，从而减弱了混凝土的碳化速度。当然，混凝土中的压应力过大时，也可使是混凝土产生微观裂缝，加速碳化过程；相反，施加拉应力后，混凝土的微裂缝扩展，加快了混凝土的碳化速度。另外，碳化速度随时间的增长也越来越慢。

2. 3. 2 裂缝对混凝土碳化的影响

混凝土机构的劣化破坏过程，多是由于各种有害物质从外部向内部的渗透或迁移作用。因而混凝土结构的抗渗性是反应其耐久性的一个综合性指标。裂缝的存在将直接影响到混凝土的渗透性与耐久性，并且由于碳化能够通过裂缝较快的渗入到混凝土内部，因而裂缝处混凝土的碳化速度要大于无裂缝处。

3 工程实例

a) 淮北焦化厂的钢筋混凝土煤炭运输支架，由于水泥用量较低，混凝土强度较低(水灰比较大) ，又因为焦化厂生产过程中支架周围的CO2 浓度特别大，根据混凝土碳化影响的因素，水泥用量越小，混凝土强度越低，水灰比越大，CO2 浓度越高，碳化速度越快。所以该结构仅仅使用四五年，混凝土即遭受严重碳化，保护层开裂，剥落，纵筋暴露，锈蚀严重。另外，可以发现梁比柱、受拉区比受压区碳化程度明显严重。

b) 北京酒仙桥某污水厂水泵房，由于施工期间在混凝土内部与外部温差大于20℃的情况下过早拆模，引起温度裂缝，并且由于拆模次序不对(先拆了外模，后拆了内模) ，造成了池壁两侧均出现通长裂缝。根据混凝土碳化影响因素，温度越高，碳化速度越快以及裂缝处混凝土的碳化速度要大于无裂缝处等。我们可以发现该建筑受到严重碳化破坏，后经对混凝土碳化深度的检测，发现碳化深度均在35 mm 以上，已经超过了混凝土保护层厚度，混凝土的碳化导致钢筋的锈蚀，进而使裂缝发展加剧，结构耐久性失效。对此，将采取相应措施进行修复。

4 混凝土碳化处理措施

4. 1 碳化处理方法

对碳化深度过大，钢筋锈蚀明显，危及结构安全的构件应拆除重建；对碳化深度较小并小于钢筋保护层厚度，碳化层比较坚硬的，可用优质涂料封闭；对碳化深度大于钢筋保护层厚度或碳化浓度虽较小但碳化层疏松剥落的，应凿除碳化层，粉刷高强砂浆或浇筑高强混凝土；对钢筋锈蚀严重的，应在修补前除锈，并根据锈蚀情况和结构需要加补钢筋，防碳化后的结果，要达到阻止或尽可能减慢外界有害气体进入混凝土内侵蚀，使其内部和钢筋一直处在高碱性环境中。

4. 2 防碳化措施

目前，防碳化处理多采用涂料封闭法，主要使用环氧厚涂料，呋喃改性环氧涂料、丙稀酸涂料等。使用涂料时要考虑涂料与混凝土间的粘结力；涂料是否抗冻、抗晒、抗雨水侵蚀；涂料的收缩、膨胀系数是否与混凝土接近。对与混凝土结构变形缝的缝面处理，水上部分的变形缝可用华东水利设计研究院研制的SR 嵌缝膏进行表面封闭；对水下部分的变形缝，可采用南京水利科学研究院制的S BS 改性沥青灌注封闭。另外，考虑钢筋混凝土结构有足够的保护层厚度是最常用的保护钢筋不遭锈蚀的一种方法。

设计时应合理设计混凝土配合比，施工选择模板应尽可能选择钢材、胶合板、竹林、塑料等材料制成的模板。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；施工中混凝土应用机械震捣，以保护混凝土密实性；混凝土浇注完毕后，应用草料等加以覆盖，并根据情况及时浇水养护混凝土。

混凝土碳化机理及处理措施

混凝土碳化机理及处理措施 朱茂根田芝龙李建民 1 前言 混凝土的强度和耐久性是混凝土结构的两个重要指标。现行规范对强度指标有详细的计算和试验方法，达不到指标的即为不合格产品，而对耐久性，却没有严格的衡量参数，同一强度指标的混凝土其实际耐久性可能相差很大。混凝土抗碳化能力是衡量混凝土结构耐久性非常重要的一个指标。过去由于在设计和施工时对混凝土碳化问题重视不够，导致混凝土抗碳化能力较低，造成不少建筑物的耐久性差，被迫提前加固。本文通过对混凝土碳化和钢筋去钝化物理化学反应的分析，揭示了混凝土碳化对结构破坏的机理和规律，提出了在设计和施工时对混凝土防碳化处理的建议，并提供了一些在除险加固工程中实用的防碳化处理方案。 2 混凝土碳化机理 拌和混凝土时，硅酸盐水泥的主要成份CaO水化作用后生成Ca（OH）2，它在水中的溶解度低，除少量溶于孔隙液中，使孔隙液成为饱和碱性溶液外，大部分以结晶状态存在，成为孔隙液保持高碱性的储备，它的PH值为12.5～13.5。空气中的CO2气体不断地透过混凝土中未完全充水的粗毛细孔道，气相扩散到混凝土中部分充水的毛细孔中，与其中的孔隙液所溶解的Ca(OH)2进行中和反应。反应产物为CaCO3和H2O，CaCO3溶解度低，沉积于毛细孔中。该反应式为： Ca（OH）2+CO2→CaCO3↓+H2O 反应后，毛细孔周围水泥石中的羟钙石补充溶解为Ca2+和OH-，反向扩散到孔隙液中，与继续扩散进来的CO2反应，一直到孔隙液的PH值降为8.5～9.0时，这层混凝土的毛细孔中才不再进行这种中和反应，此时即所谓“已碳化”。确切地说，碳化应称为碳酸盐化。另外，凡是能与Ca（OH）2进行中和反应的一切酸性气体，如SO2、SO3、H2S以至于气相HCI 等，均能进行上述中和反应，使混凝土碱度降低，故混凝土碳化应广义地称为“中性化”。混凝土表层碳化后，大气中的CO2继续沿混凝土中未完全充水的毛细孔道向混凝土深处气相扩散，更深入地进行碳化反应。 碳化后的混凝土质地疏松，强度降低。 3 混凝土中钢筋锈蚀机理 最初的混凝土孔隙中充满了饱和Ca(OH)2溶液，它使钢筋表层发生初始的电化学腐蚀，该腐蚀物在钢筋表面形成一层致密的覆盖物，即Fe2O3和Fe3O4，这层覆盖物称为钝化膜，在高碱性环境中，即PH≥11.5时，它可以阻止钢筋被进一步腐蚀。 当混凝土碳化深度超过保护层达到钢筋表面时，钢筋周围孔隙液的PH值降低到8.5～9.0，钝化膜被破坏，钢筋将完成电化学腐蚀，导致钢筋锈蚀。

混凝土的碳化深度

混凝土的碳化深度 混凝土碳化深度： 土碳化是指混凝土中的高碱性物质（主要是氢氧化钙）同大气中的二氧化碳（CO2）发生化学反应的现象。由于混凝土碳化是在混土碳化是在混凝土的构件外表面及表面下形成一个坚硬的碳化表皮，所以又称为混凝土“表面碳化”。 测定混凝土碳化深度值的意义： 检测混凝土碳化深度的目的之一是混凝土碳化深度的大小直接影响采用回弹法检测混凝土强度的 测定结果，即（对回弹法检测混凝土强度测定值进行修正）必须考虑混凝土碳化深度。 检测混凝土碳化深度的目的之二是由此可定性地推定混凝土中的钢筋锈蚀情况。下面简述混凝土碳化与钢筋锈蚀的关系分析。 混凝土碳化与钢筋锈蚀的关系： 普通硅盐水泥在水化过程中生成大量的氢氧 化钙。混凝土孔隙中充满了饱和氢氧化钙溶液，钢筋在碱性介质中表面生成难溶的Fe2O3和Fe3O4,这层保护膜（或钝化膜）使钢筋难以生锈。

混凝土硬化以后，表面遭受空气中二氧化碳的作用，氢氧化钙慢慢变成碳酸钙而失去碱性，即前述的混凝土碳化。 图c示出混凝土碳化深度达到钢筋表面，碳化部分的钢筋表面使氧化膜破坏而开始生锈，但碱性部分的钢筋表面并不生锈。钢筋一生锈，铁锈的体积增大，破坏了混凝土保护层，沿钢筋产生裂缝，水、空气进入裂缝，加速了钢筋的锈蚀。 因此，一般认为当混凝土保护层厚度大于碳化深度时，钢筋没有锈蚀；保护层厚度与碳化深度接近时，则钢筋表面开始有局部锈点出现，当碳化浓度大于保护层时，锈蚀一般不可避免地要出现。 由于已碳化混凝土中钢筋锈蚀将产生钢筋截面削弱、钢筋与混凝土相互作用能力降低，所以一般也认为当钢筋锈蚀发展

到混凝土保护层沿钢筋开裂的程度时，尽管尚不影响构件安全使用，但可认为是开始危及结构安全的前兆，甚至可认为这是构件使用寿命的一种极限状态。 混凝土碳化深度的检测方法： 碳化深度，可用合适的工具（如钻、凿子）在测区表面形成直径约为15mm的孔洞，其深度约等于保护层厚度，然后除去孔洞中的粉末和碎屑，不能用液体冲洗。用浓度为1%的酚酞酒精溶液立即洒在孔洞壁的边缘处，再用钢尺测量自混凝土表面至深处不变色、（未碳化部分呈紫红色）有代表性的交界处垂直距离1~2次，该距离即为混凝土的碳化深度值。每次测读至0.5mm。 在测区中选取n个碳化深度测点，得到相应碳化深度测量值，即可进行平均碳化深度值的计算。

影响混凝土强度的主要因素

影响混凝土强度的主要因素 1.影响混凝土强度的因素很多，从内因来说主要有水泥强度、水灰比和骨料质量。 水泥强度和水灰比： 混凝土的强度主要来自水泥石以及与骨料之间的粘结强度。水泥强度越高，则水泥石自身强度及与骨料的粘结强度就越高，混凝土强度也越高。试验证明，混凝土与水泥强度成正比关系。水泥完全水化的理论需水量约为水泥重的23%左右，但实际拌制混凝土时，为获得良好的和易性，水灰比大约在0.40--0.65之间，多余水分蒸发后，在混凝土内部留下孔隙，且水灰比越大，留下的孔隙越大，使有效承压面积减少，混凝土强度也就越小。另一方面，多余水分在混凝土内的迁移过程中遇到粗骨料时，由于受到粗骨料的阻碍，水分往往在其底部积聚，形成水泡，极大地削弱砂浆与骨料的粘结强度，使混凝土强度下降。因此，在水泥强度和其他条件相同的情况下，水灰比越小，混凝土强度越高，水灰比越大，混凝土强度越低。但水灰比太小，混凝土过于干稠，使得不能保证振捣均匀密实，强度反而降低。试验证明，在相同的情况下，混凝土的强度( Mpa)与水灰比呈有规律的曲线关系，而与灰水比则成线性关系。 2 影响强度的其它因素

为了使混凝土能达到预定的强度，还必须在施工中搅拌均匀、捣固密实，养护良好并使之达到规定的龄期。 （一）施工条件的影响：施工条件是确保混凝土结构均匀密实、硬化正常、达到设计要求强度的基本条件。在施工过程中必须把拌合物搅拌均匀，浇注后必须捣固密实，且经良好的养护才能使混凝土硬化后达到预定的强度。采用机械搅拌比人工搅拌的拌合物更均匀，同时采用机械捣固的混凝土更密实，因此机械捣固可适用于更低水灰比的拌合物；能获得更高的强度。改进施工工艺性能也能提高混凝土强度，如采用分次投料搅拌工艺、高速搅拌机搅拌、高频或多频振捣器振捣、二次振捣工艺都会有效的提高混凝土的强度。 （二）养护条件的影响：为了获得质量良好的混凝土，混凝土成型后必须在一定的养护条件下（包括养护温度）进行养护，目的是保证水泥水化的正常进行，以达到预定的强度和其他性能。周围环境湿度是保证水泥正常水化、混凝土顺利成型的一个重要条件。在适当的湿度下，水泥能正常水化，使混凝土强度充分发展。如果湿度不足，混凝土表面会发生失水干燥现象，迫使内部水分向表面迁移，造成混凝土结构疏松、干裂，不但降低强度，而且还将影响混凝土的耐久性能。环境温度对水泥水化作用的影响是显著的。养护温度高，可以加快水泥水化速度，混凝土早期强度高；反之，混凝土在低温下强度发展相应迟缓，尤其温度在冰点以下

混凝土回弹与碳化深度

应该是“混凝土碳化作用”，是指碳酸气或含碳酸的水与混凝土中氢氧化钙作用生成碳酸钙的反应，正确地说，应是“碳酸化作用”，可是在国内已有通称“碳化作用”的习惯。碳化作用通常是指C02气体的作用，它不会直接引起混凝土性能的劣化，经过碳化的水泥混凝土，表面强度、硬度、密度还能有所提高。混凝土碳化作用的机理，即：碳化过程乃是外界环境中的C02通过混凝土表层的孔隙和毛细孔，不断地向内部扩散的过程。混凝土的碳化一定要有水分存在。若在毛细孔的孔壁上附着一层含有Ca(OH)2的水膜，则碳化就从带水膜的毛细孔壁开始。当环境的相对湿度为50--60％时，碳化的反应最快，可是当孔隙全部为水分所充满时，也会妨碍CO 2的扩散。CO2扩散的深度，通常用来作为评价混凝土抗碳化性能的技术参数，因为表面暴露在大气之中的混凝土，无论如何都免不了被碳化，只是碳化速度和抑制碳化进展的能力不同而已。 碳化对混凝土的不利影响：混凝土碳化后强度硬度有所提高，但由于碳化一般均在结构表面，深度不大，故对整体结构强度影响不大。但是混凝土碳化后会产生体积收缩，当收缩应力超过混凝土表面抗拉强度时，会在表面产生裂缝。潮湿空气进入裂缝使裂缝处的混凝土碳化收缩，继而使裂缝向混凝土内部发展。当裂缝穿透混凝土保护层到达钢筋时，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。耐久性良好的混凝土应该具有一定的抗拉强度、良好的抗渗透性能及良好的体积稳定性。 砼碳化指砼中的Ca(OH)2与空气中CO2或水中溶的CO2或其它酸性物质反应变成CaCO3而失去碱性的过程。砼的碳化值指砼自表面的碳化深度。它是钢筋保层厚度的依据。当砼失去碱性环境，钢筋就易锈蚀膨胀并胀裂砼，最终削弱砼对钢筋的握裹力，导至钢筋砼构件的破坏。

混凝土碳化的几点原因

1.混凝土碳化 混凝土的碳化是指大气中的二氧化碳首先渗透到混凝土内部的孔隙中，而后溶解于毛细孔中的水分，与水泥水化过程中所产生的水化硅酸钙和氢氧化钙等水化产物相互作用，生成碳酸钙等产物。所以，混凝土碳化是由于混凝土存在着孔隙，里面充满着水分和空气，在混凝土的气相、液相、固相中进行着一个十分复杂的多相物理化学连续过程。 2.混凝土碳化影响因素 有内在因素，也有外界因素。 2.1影响混凝土碳化的内在因素 不同的水泥，其矿物组成、混合材量、外加剂、生料化学成分不同，直接影响着水泥的活性和混凝土的碱度，对碳化速度有重要影响。一般而言，水泥中熟料越多，则混凝土的碳化速度越慢。外加剂（减水剂、引气剂）一般均能提高抗渗性，减弱碳化速度，但含氯盐的防冻、早强剂则会严重加速钢筋锈蚀，应严格控制其用量。集料品种和级配不同，其内部孔隙结构差别很大，直接影响着混凝土的密实性。材质致密坚实，级配较好的集料的混凝土，其碳化的速度较慢。 增加水泥用量，一方面可以改变混凝土的和易性，提高混凝土的密实性；另一方面还可以增加混凝土的碱性储备，使其抗碳化性能增强，碳化速度随水泥用量的增大而减少。 在水泥用量一定的条件下，增大水灰比，混凝土的孔隙率增加，密实度降低，渗透性增大，空气中的水分及有害化学物质较多的浸入混凝土体内，加快混凝土碳化。 施工质量差表现为振捣不密实，造成混凝土强度低，蜂窝、麻面、空洞多，为大气中的二氧化碳和水分的渗入创造了条件，加速了混凝土的碳化。

混凝土成型后，必须在适宜的环境中进行养护。养护好的混凝土，具有胶凝好、强度高、内实外光和抗侵蚀能力强，能阻止大气中的水分和二氧化碳侵入其内，延缓碳化速度。 2.2影响混凝土碳化的外界因素 酸性气体（如CO2）渗入混凝土孔隙溶解在混凝土的液相中形成酸，与水泥石中的氢氧化钙、硅酸盐、铝酸盐及其他化合物发生中和反应，导致水泥石逐渐变质，混凝土的碱度降低，这是引起混凝土碳化的直接原因。试验研究已证明，混凝土的碳化速度与二氧化碳浓度的平方根成正比，即混凝土碳化速度系数随二氧化碳浓度的增加而加快。 在混凝土浸水饱和或水位变化部位，由于温度交替变化，使混凝土内部孔隙水交替地冻结膨胀和融解松弛，造成混凝土大面积疏松剥落或产生裂缝，导致混凝土碳化。渗漏水会使混凝土中的氢氧化钙流失，在混凝土表面结成碳酸钙结晶，引起混凝土水化产物的分解，其结果是严重降低混凝土强度和碱度，恶化钢筋锈蚀条件。混凝土温度骤降，其表面收缩产生拉力，一旦超过混凝土的抗拉强度，混凝土表面便开裂，导致形成裂缝或逐渐脱落，为二氧化碳和水分渗入创造了条件，加速混凝土碳化。

影响混凝土强度的主要因素

影响混凝土强度的主要因素 硬化后的混凝土在未受到外力作用之前，由于水泥水化造成的化学收缩和物理收缩引起砂浆体积的变化，在粗骨料与砂浆界面上产生了分布极不均匀的拉应力，从而导致界面上形成了许多微细的裂缝。另外，还因为混凝土成型后的泌水作用，某些上升的水分为粗骨料颗粒所阻止，因而聚集于粗骨料的下缘，混凝土硬化后就成为界面裂缝。当混凝土受力时，这些预存的界面裂缝会逐渐扩大、延长并汇合连通起来，形成可见的裂缝，致使混凝土结构丧失连续性而遭到完全破坏。强度试验也证实，正常配比的混凝土破坏主要是骨料与水泥石的粘结界面发生破坏。所以，混凝土的强度主要取决于水泥石强度及其与骨料的粘结强度。而粘结强度又与水泥强度等级、水灰比及骨料的性质有密切关系，此外混凝土的强度还受施工质量、养护条件及龄期的影响。 1）水灰比 水泥强度等级和水灰比是决定混凝土强度最主要的因素。也是决定性因素。 水泥是混凝土中的活性组成，在水灰比不变时，水泥强度等级愈高，则硬化水泥石的强度愈大，对骨料的胶结力就愈强，配制成的混凝土强度也就愈高。如常用的塑性混凝土，其水灰比均在0．4～0．8之间。当混凝土硬化后，多余的水分就残留在混凝土中或蒸发后形成气孔或通道，大大减小了混凝土抵抗荷载的有效断面，而且可能在孔隙周围引起应力集中。因此，在水泥强度等级相同的情况下，水灰比愈小，水泥石的强度愈高，与骨料粘结力愈大，混凝土强度也愈高。但是，如果水灰比过小，拌合物过于干稠，在一定的施工振捣条件下，混凝土不能被振捣密实，出现较多的蜂窝、孔洞，将导致混凝土强度严重下降。参见图３—１。 图３—１混凝土强度与水灰比的关系 a)强度与水灰比的关系 b)强度与灰水比的关系 2）骨料的影响 当骨料级配良好、砂率适当时，由于组成了坚强密实的骨架，有利于混凝土强度的提高。如果混凝土骨料中有害杂质较多，品质低，级配不好时，会降低混凝土的强度。 由于碎石表面粗糙有棱角，提高了骨料与水泥砂浆之间的机械啮合力和粘结力，所以在原材料、坍落度相同的条件下，用碎石拌制的混凝土比用卵石拌制的混凝土的强度要高。 骨料的强度影响混凝土的强度。一般骨料强度越高，所配制的混凝土强度越高，这在低水灰比和配制高强度混凝土时， 特别明显。骨料粒形以三维长度相等或相近的球形或立方体

混凝土碳化的几点原因

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1.混凝土碳化 混凝土的碳化是指大气中的二氧化碳首先渗透到混凝土内部的孔隙中，而后溶解于毛细孔中的水分，与水泥水化过程中所产生的水化硅酸钙和氢氧化钙等水化产物相互作用，生成碳酸钙等产物。所以，混凝土碳化是由于混凝土存在着孔隙，里面充满着水分和空气，在混凝土的气相、液相、固相中进行着一个十分复杂的多相物理化学连续过程。 2.混凝土碳化影响因素 有内在因素，也有外界因素。 2.1 影响混凝土碳化的内在因素 不同的水泥，其矿物组成、混合材量、外加剂、生料化学成分不同，直接影响着水泥的活性和混凝土的碱度，对碳化速度有重要影响。一般而言，水泥中熟料越多，则混凝土的碳化速度越慢。外加剂（减水剂、引气剂）一般均能提高抗渗性，减弱碳化速度，但含氯盐的防冻、早强剂则会严重加速钢筋锈蚀，应严格控制其用量。 集料品种和级配不同，其内部孔隙结构差别很大，直接影响着混凝土的密实性。材质致密坚实，级配较好的集料的混凝土，其碳化的速度较慢。 增加水泥用量，一方面可以改变混凝土的和易性，提高混凝土的密实性；另一方面还可以增加混凝土的碱性储备，使其抗碳化性能增强，碳化速度随水泥用量的增大而减少。 在水泥用量一定的条件下，增大水灰比，混凝土的孔隙率增加，密实度降低，渗透性增大，空气中的水分及有害化学物质较多的浸入混凝土体内，加快混凝土碳化。 施工质量差表现为振捣不密实，造成混凝土强度低，蜂窝、麻面、空洞多，为大气中的二氧化碳和水分的渗入创造了条件，加速了混凝土的碳化。

混凝土成型后，必须在适宜的环境中进行养护。养护好的混凝土，具有胶凝好、强度高、内实外光和抗侵蚀能力强，能阻止大气中的水分和二氧化碳侵入其内，延缓碳化速度。 2.2影响混凝土碳化的外界因素 酸性气体（如CO2）渗入混凝土孔隙溶解在混凝土的液相中形成酸，与水泥石中的氢氧化钙、硅酸盐、铝酸盐及其他化合物发生中和反应，导致水泥石逐渐变质，混凝土的碱度降低，这是引起混凝土碳化的直接原因。试验研究已证明，混凝土的碳化速度与二氧化碳浓度的平方根成正比，即混凝土碳化速度系数随二氧化碳浓度的增加而加快。 在混凝土浸水饱和或水位变化部位，由于温度交替变化，使混凝土内部孔隙水交替地冻结膨胀和融解松弛，造成混凝土大面积疏松剥落或产生裂缝，导致混凝土碳化。渗漏水会使混凝土中的氢氧化钙流失，在混凝土表面结成碳酸钙结晶，引起混凝土水化产物的分解，其结果是严重降低混凝土强度和碱度，恶化钢筋锈蚀条件。 混凝土温度骤降，其表面收缩产生拉力，一旦超过混凝土的抗拉强度，混凝土表面便开裂，导致形成裂缝或逐渐脱落，为二氧化碳和水分渗入创造了条件，加速混凝土碳化。

混凝土碳化的危害及预防措施

混凝土碳化的危害及预防措施 商品混凝土的碳化是引起钢筋锈蚀影响商品混凝土耐久性的重要原因之一，为提高商品混凝土的耐久性，必须防止商品混凝土的碳化或降低碳化速度。本文论述了商品混凝土碳化的机理、危害及影响碳化的因素，并提出了防止商品混凝土的碳化或放慢碳化速度所采取的措施，为防止钢筋锈蚀，提高商品混凝土的耐久性提供了重要依据。 1概述 在商品混凝土建筑工程中，商品混凝土必须是耐久性的(商品混凝土耐久性是指商品混凝土在所使用的环境中保持长期性能稳定的能力)。如耐久性能不足，就会造成结构物不同程度的损坏，一旦被损坏，所作修复工作投入的人力、物力往往是很大的;如耐久性能不足，甚至整个工程就会完全遭到破坏，给国家造成重大损失。因此提高商品混凝土的耐久性、对延长商品混凝土建筑物的使用年限，节约国家对建筑的投资，具有重要的现实意义和深远的历史意义。 影响商品混凝土耐久性的因素是多方面的，而其中重要因素之一就是商品混凝土的碳化。商品混凝土碳化，会引起钢筋锈蚀，导致其体积膨胀，使商品混凝土保护层开裂，直至使商品混凝土剥落，严重的影响了商品混凝土建筑物的耐久性。因此必须采取相应措施，防止商品混凝土的碳化或降低碳化速度。 2商品混凝土碳化机理 硬化的商品混凝土，由于水泥水化生成Ca(OH)2，故显碱性，PH值>12，此时商品混凝土里的钢筋表面生成一层稳定、致密、钝化的保护膜，使钢筋不生锈。当不密实的商品混凝土置于空气中或Co2环境中时，由于Co2的侵入，商品混凝土中的Ca(OH)2与空气中的Co2在一定湿度的范围内发生化学反应，生成CaCO3等物质，其碱性逐渐降低，甚至消失，这种化学反应称为商品混凝土的碳化。当

混凝土碳化影响因素及减缓措施

混凝土碳化影响因素及减缓措施 摘要：所谓混凝土的碳化，是指水泥石中的水化产物与周围环境中的二氧化碳作用，生成碳酸盐或其他物质的现象。碳化将使混凝土的内部组成及组织发生变化，使得混凝土结构内部环境由强碱性变为弱碱性，破坏钢筋表面的钝化膜，导致钢筋锈蚀，严重的将导致混凝土结构的保护层剥落。 关键词：混凝土；碳化；保护层 1.混凝土碳化影响因素 1.1材料因素：材料因素包括水灰比、水泥品种与用量、掺合料、外加剂等，它们主要通过影响混凝土的碱度和密实性来影响混凝土碳化速度。 （1）水灰比 水灰比W/C是决定混凝土孔结构与孔隙率的主要因素，其中游离水的多少还关系着孔隙饱和度(孔隙水体积与孔隙总体积之比)的大小，因此，水灰比是决定CO2有效扩散系数及混凝土碳化速度的主要因素之一。水灰比增加，则混凝土的孔隙率加大，CO2有效扩散系数扩大，混凝土的碳化速度也加大。水灰比在正常施工条件下，混凝土的碳化速度随水灰比减小而降低。此外，龚洛书最早通过试验给出了水灰比对碳化深度的影响系数拟合公式，碳化深度随水灰比的变大而线性升高。 （2）水泥品种和水泥用量 用矿渣水泥的混凝土比同水灰比的普通混凝土碳化程度快10%~20%。水泥用量越大，则单位体积混凝土中可碳化物质的含量越多，消耗的CO2也越多，从而碳化速度越慢。在水泥用量相同时，掺混合材料的水泥水化后单位体积混凝土中可碳化物质含量减少，且一般活性混合材由于二次水化反应还要消耗一部分可碳化物质Ca(OH)2，使可碳化物质含量更少，故碳化速度加快。因此，相同水泥用量的硅酸盐水泥混凝土的碳化速度最小，普通硅酸盐水泥混凝土次之，粉煤灰水泥、火山灰质硅酸盐和矿渣硅酸盐水泥最大。同一品种的掺混合材水泥，碳化速度随混合材掺量的增加而加大 （3）粉煤灰掺量 在硅酸盐水泥混凝土中，掺入粉煤灰有正负两方面的作用，一方面由于水泥用量减少，水化反应生成的可碳化物质减少，碱储备降低，抗碳化能力降低。另一方面，粉煤灰的二次水化填充效应可显著改善混凝土的孔结构，提高混凝土的密实性。

混凝土——电通量

混凝土电通量 （1）基本原理 电通量法是在一定条件下通过混凝土规定截面积的电荷总量，用于评价混凝土抵抗水和离子等介质向内渗透的能力。 （2）目的与适用范围 本方法适用于测定以通过混凝土试件的电通量为指标来确定混凝土抗氯离子渗透性能。本方法不适用于惨有亚硝酸盐和钢纤维等良导电材料的混凝土抗氯离子渗透试验。 （3）仪器与材料 电通量测定，真空保水机恒温水浴； 阴极溶液采用3.0%的NaCl溶液，阳极溶液采用0.3mol/L的NaOH溶液，密封材料为硅胶或树脂等密封材料。 （4）环境设施 无特殊要求。 （5）试验准备 1、电通量试验应采用直径Φ=100±1 mm，高度h=50±2 mm 的圆柱体试件。如试件表面有涂料等表面处理应预先切除，试样内不得含有钢筋。试样移送试验室前要避免冻伤或其它物理伤害。 2、先将养护到规定龄期的试件暴露于空气中至表面干燥，以硅胶或树脂密封材料涂刷试件圆柱表面或侧面，必要时填补涂层中的孔洞以保证试件圆柱面或侧面完全密封。 3、测试前应进行真空饱水。将试件放入真空干燥器中，启动真空泵，使真空干燥器中的负压保持在1～5kPa 之间，并维持这一真空3h 后注入足够的蒸馏水或者去离子水，直至淹没试件，试件浸没1h 后恢复常压，再继续浸泡18±2h。 （6）试验步骤 1、水中取出试件，抹掉多余水分（保持试件所处环境的相对湿度在95％以上），将试件安装于试验槽内，采用螺杆将两试验槽和端面装有硫化橡胶垫的试件夹紧。

2、将质量浓度为3.0％的NaCl 溶液和物质的量浓度为0.3mol/L 的NaOH 溶液分别注入试件两侧的试验槽中，注入NaCl 溶液的试验槽内的铜网连接电源负极，注入NaOH 溶液的试验槽中的铜网连接电源正极。 3、接通电源（保持试验槽中充满溶液），对上述两铜网施加60±0.1V 直流恒电压，并记录电流初始读数I0。开始时每隔5min 记录一次电流值，当电流值变化不大时，每隔10min记录一次电流值；当电流变化很小时，每隔30min 记录一次电流值，直至通电6h。采用自动采集数据的测试装置时，记录电流的时间间隔可设定为5~10min，自动采集电流装置时应具备自动计算电通量的功能。电流测量值精确至±0.5mA。 4、试验结束后，应及时排除试验溶液，用饮用水和洗涤剂仔细冲洗试验槽60s，再用蒸馏水洗净并用电吹风（用冷风档）吹干。（7）计算 1、绘制电流与时间的关系图。将各点数据以光滑曲线连接起来，对曲线作面积积分，或按梯形法进行面积积分，即可得试验6h 通过的电通量（C）。 2、也可采用下列简化公式计算每个试件的总库仑电通量： Q=900(I0+2I30+2I60+…+2 I t+…+2I300+2I330+ I360) 式中：Q ——通过的电通量（C）； I0——初始电流（A），精确至0.001A； I t ——在时间t（min）的电流（A），精确至0.001A；。 如果试件直径不是95mm，计算的通过总电通量必须调整。通过给计算的总电通量乘以一个标准试件和实际试件横截面积的比值，即：Qs= Q x×(95/x)2 式中Q s——通过直径为95mm 的试件的电通量（C）； Q x——通过直径为x(mm)的试件的电通量（C）； x——非标准试件的直径（mm）。 （8）精度与允许差 取同组三个试件通过电通量的平均值作为该组试件的电通量值。如果某一个测值与中值的差值超过中值的15％，则取其余两个测值的平均值作为该组的试验结果。如有两个测值与中值的差值都超过中值的15％，则取中值作为该组的试验结果。 （9）铁路和公路标准的不同之处

混凝土回弹与碳化深度

混凝土回弹与碳化深度

综述：碳化深度过深会降低混凝土的碱性，影响结构的耐久度。碳化就是混凝土中的Ca(OH)2和空气中的CO2反应生成CaCO3和水的过程。 碳化深度主要与水灰比和周围环境有关。一般说来，水泥用量一定的时候，水灰比越大，碳化越快。当水灰比一定的时候，水泥用量越少，碳化越快。从碳化的定义我们可以看出如果水泥用量多的话，混凝土中的Ca(OH)2就多碱性就越强，越不容易碳化。还有就是周围的环境，CO2的浓度及湿度。非常潮湿和非常干燥的时候，混凝土都不易碳化。太湿可以隔离CO2与Ca(OH)2的反映，太干CO2无法结合到水生成H2CO3（碳酸），混凝土也不会碳化。 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进行修正。 一、混凝土碳化机理及原因 1、混凝土碳化机理 拌和混凝土时，硅酸盐水泥的主要成份CaO水化作用后生成Ca（OH）2，它在水中的溶解度低，除少量溶于孔隙液中，使孔隙液成为饱和碱性溶液外，大部分以结晶状态存在，成为孔隙液保持高碱性的储备，它的PH值为12.5～13.5。空气中的CO2气体不断地透过混凝土中未完全充水的粗毛细孔道，气相扩散到混凝土中部分充水的毛细孔中，与其中的孔隙液所溶解的Ca(OH)2进行中和反应。反应产物为CaCO3和H2O，CaCO3溶解度低，沉积于毛细孔中。

该反应式为：Ca（OH）2+CO2→CaCO3↓+H2O 反应后，毛细孔周围水泥石中的羟钙石补充溶解为Ca2+和OH-，反向扩散到孔隙液中，与继续扩散进来的CO2反应，一直到孔隙液的PH值降为8.5～9.0时，这层混凝土的毛细孔中才不再进行这种中和反应，此时即所谓“已碳化”。确切地说，碳化应称为碳酸盐化。另外，凡是能与Ca（OH）2进行中和反应的一切酸性气体，如SO2、SO3、H2S以至于气相HCI等，均能进行上述中和反应，使混凝土碱度降低，故混凝土碳化应广义地称为“中性化”。混凝土表层碳化后，大气中的CO2继续沿混凝土中未完全充水的毛细孔道向混凝土深处气相扩散，更深入地进行碳化反应。 2、混凝土碳化原因 混凝土的主要成分有水泥、粗细骨料、水以及外加剂。水泥掺与混凝土的拌合中，水泥中主要成分是CaO，经水化作用后生成Ca(OH)2 ，混凝土的碳化，是指混凝土中的Ca(OH)2与空气中的CO2起化学反应，生成中性的碳酸盐CaCO3 。未碳化的混凝土呈碱性，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。碳化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，使混凝土对钢筋的保护作用减弱。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。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

混凝土碳化深度与处理措施

目录 一、碳化作用机理 (2) 二、影响商品混凝土碳化的因素 (2) 三、商品混凝土碳化的预防措施 (5) 四、混凝土碳化处理措施 (6)

混凝土碳化的影响因素及其预防措施 商品混凝土碳化是影响商品混凝土耐久性的一个重要因素。本文对商品混凝土碳化的影响因素及其预防措施进行了总结。从商品混凝土本身的密实度和碱性大小的角度考虑，商品混凝土的碳化受材料、环境和施工等因素的影响。降低水灰比、优化配合比设计、加强养护和增加保护层厚度可以提高商品混凝土的抗碳化能力。 一、碳化作用机理 空气中CO2渗透到商品混凝土内，与其碱性物质发生化学反应生成碳酸盐和水，使商品混凝土碱度降低的过程称为商品混凝土碳化，也可称为中性化，其化学反应为： Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O 水泥在水化过程中生成大量的氢氧化钙，使商品混凝土空隙中充满了饱和C a(OH)2溶液，其碱性介质对钢筋有良好的保护作用，使钢筋表面生成难溶的Fe 2O3和Fe3O4，称为钝化膜。 碳化本身对商品混凝土没有破坏作用，其主要危害是由于碳化会降低商品混凝土的碱度。当碳化超过商品混凝土的保护层时，在水与空气同时存在的条件下，钢筋开始生锈。钢筋锈蚀产生的体积膨胀将导致钢筋长度方向出现纵向裂缝，并使保护层脱落，进而使得构件的截面减小、承载能力降低，最终将使结构构件破损或者失效。 二、影响商品混凝土碳化的因素 影响商品混凝土碳化最主要的因素是商品混凝土本身的密实度和碱性大小，即商品混凝土的渗透性及其Ca(OH)2含量。影响商品混凝土碳化的因素主要分为三个方面：材料因素、环境因素和施工因素。 2.1 材料因素 材料因素包括水灰比、水泥品种与用量、掺合料、外加剂、骨料品种与级配、商品混凝土表面覆盖层等等，主要通过影响商品混凝土的碱度和密实性来影响商品混凝土的碳化速度。 2.1.1 水灰比 水灰比是决定混凝土性能的重要参数，对混凝土碳化速度影响极大。众所周知，水灰比基本上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。混凝土中的气孔主要有胶孔、气孔和毛细孔。胶孔的半径很小，CO2分子很难自由进出；CO2扩散均在内部的气孔和毛细孔中进行。因此水灰比一定程度上决定了CO2在混凝土中的扩散速度，水灰比越大，孔隙率越高，CO2的扩散越容易，混凝土碳化速度越快。另外，水灰比大会使商品混凝土孔隙中的游离水增多，一定程度上也有利于碳化反应。研究结果表明：当水灰比大于0.65时，碳化深度会急剧加大。国内外进行了大量的快速碳化试验和长期暴露试验来研究水灰比与混凝土碳化速度的关系。得到碳化速度与水灰比的关系，暴露试验给出了碳化速度系数与水灰比的表达式：

混凝土试块抗压强度的影响因素

混凝土试块抗压强度的影响因素 一、试件取样对混凝土试块抗压强度的影响 1、试件数量不足。出现该问题的原因大多为在施工之前没有将抽样方案确定下来，对于留置数量和评定统计方法没有量化、细化，导致统计上出现了误差。 2、抽样的样品没有代表性，不能将混凝土的质量真实地反映出来。这大多是由于取样人员在取样时，没有严格按照相关规范的要求实施取样。在实施中，仅是根据混凝土搅拌质量的优劣一次制作出了多组试件包含了下一个批次的试件，如此做法，不能真实地反映个批次混凝土的实际质量。 3、《普通混凝土物理力学性能试验方法标准》中的相关条例具体规定了混凝土试件的成型方法、振捣方法和养护要求，如果在施工现场对这些规范和要求有所缺失，必然导致成型后的试件存在诸多问题，这些问题也势必影响了试块抗压强度检测的准确性。 二、检测过程对混凝土试块抗压强度的影响 1、在对试块实施抗压强度测试之前，没有能够按照试件的尺寸公差实施检测。大量工程实践和相关标准表明，标准的试件检测有如下要求： （1）承压面的平整度公差应￡0.0005d（其中d为试件直径）； （2）试件相邻面应该垂直，即夹角为90°，公差应0.5°； （3）对于试件各边长、直径和高的实际尺寸公差应1mm。 2、在进行试块抗压强度测试的操作中，试块放置位置的精确程

度不够，导致试块不是轴心受压。 3、没有按照加荷速度标准实施正确的操作，导致由于加荷速度过于快了生成冲击荷载。大量理论研究和工程实践经验表明，试块在受力被破坏之前，荷载增加的速度如果大于材料裂纹扩展的速度，那么测试得到的强度值与真实值相比偏高。 4、在测试时，如果试件表面有油污对测试结果有影响。理论研究和实验表明，如果试件的受压面上存有油污，那么将减小承压板与试件表面之间的摩擦力，试件将出现垂直裂纹而破坏，如此一来测试得到的混凝土强度值偏低。 5、试件浸泡养护后没有晾干对测试结果也有影响。理论研究和实验表明，试件在水中浸泡养护后，试件含水量比较大，如果不将其晾干，那么测试得到的混凝土强度值偏低。 三、改善措施分析 1、试件取样上控制 （1）严格做好试配、试验、设计配合比、浇筑施工、养护、取样和测强等等每一环节来科学地确定混凝土强度等级，因为在操作上任何一个环节出现疏忽或失误，都有导致降低混凝土强度的可能。 （2）对于混凝土施工组织设计和质量措施方案的编制要有专人负责，精心编制，确保混凝土质量能够始终位于受控的状态。 （3）在具体工程中配备的从业人员，应是具有一定文化水平和工作责任心的专职抽样人员，由其负责现场的混凝土取样和制作工作。

混凝土碳化研究现状_武俊曦

四川建筑科学研究Sichuan Building Science 第37卷第6期2011年12月 收稿日期：2010-06-10作者简介：武俊曦（1977－），男，陕西西安人，工程师，主要从事建筑施工工作。 E －mail ：wujunxi1977@126．com 混凝土碳化研究现状 武俊曦1 ，王 艳 2 （1．陕西建工集团第三建筑工程有限公司，陕西西安710054；2．西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安710055） 摘要：混凝土碳化是一个非常复杂的物理化学过程，国内外众多学者分别从碳化机理、影响碳化的因素、碳化深度预测模型 等方面， 对这个问题进行了深入研究。本文对这些成果进行了总结与分类，在此基础上提出了尚存在的问题，并对混凝土碳化研究发展方向进行了展望。 关键词：混凝土；碳化；碳化速度；碳化深度中图分类号：TU528文献标识码：B 文章编号：1008－1933（2011）06－202－03 0前言 Mahta 教授在题为《混凝土耐久性———50年进 展》的主旨报告中指出：“当今世界，混凝土破坏原 因，按重要性递减顺序排列是钢筋腐蚀、寒冷气候下 的冻害、侵蚀环境的物理化学作用”。因此，钢筋锈 蚀是影响混凝土耐久性的主要因素之一。而混凝土碳化又是引起钢筋锈蚀最主要的原因。20世纪60年代，国际上一些发达国家就开始重视混凝土结构的耐久性问题，对混凝土碳化进行了大量的试验研究及理论分析。国内从20世纪80年代开始研究混凝土碳化与钢筋锈蚀问题，通过快速碳化实验、长期暴露实验及实际工程调查，研究混凝土碳化的影响因素与碳化深度预测模型。经过40多年的研究，国内外对混凝土碳化机理与影响因素已经有了深刻的 认识， 并提出了很多种碳化深度的计算模型。1混凝土碳化机理的研究 混凝土碳化是一个非常复杂的物理化学过程， 国内外很多学者从不同的角度对这个问题进行了深入研究。 普通水泥混凝土水泥熟料的主要矿物成分是硅酸三钙C 3S （3CaO ·SiO 2）、硅酸二钙C 2S （2CaO ·SiO 2）、铁铝酸四钙C 4AF （4CaO ·Al 2O 3·Fe 2O 3）和 铝酸三钙C 3A （3CaO ·Al 2O 3）， 另外，还有少量的石膏C SH 2（CaSO 4·2H 2O ）等。其水化产物为氢氧化钙（约占25%）、水化硅酸钙（约占60%）、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙等，充分水化后，混凝土孔隙水溶液为氢氧化钙饱和溶液，其pH 值约为12 13，呈强碱性。在水泥水化过程中，由于化学收缩、自由水蒸发等多种原因，在混凝土内部存在大小不同的毛细 管、 孔隙、气泡等，大气中的二氧化碳通过这些孔隙向混凝土内部扩散，并溶解于孔隙内的液相，在孔隙溶液中与水泥水化过程中产生的可碳化物质发生碳 化反应， 生成碳酸钙。混凝土碳化的主要化学反应式如下［1］ ：Ca （OH ）2+CO 2→CaCO 3+H 2O 3CaO ·2SiO 2·3H 2O +3CO 2→3CaCO 3·2SiO 2 ·3H 2O 3CaO ·SiO 2+3CO 2+γH 2O →SiO 2·γH 2O +3CaCO 3 2CaO ·SiO 2+2CO 2+γH 2O →SiO 2·γH 2O +2CaCO 3 文献［2］研究表明，混凝土孔溶液中绝大多数组分为Na + ， K +和与其保持电性平衡的OH –，Ca 2+含量微乎其微， Ca （OH ）2大部分是以晶体存在的。当CO 2扩散到混凝土孔溶液，并分别与Na + ， K +，Ca 2+反应生成Na 2CO 3，K 2CO 3，CaCO 3。由于Na 2CO 3，K 2CO 3溶解度大，孔溶液中的Na + ，K +浓度不会发生变化，除非这些溶液干燥时达到过饱和析 出晶体；而孔溶液中的Ca 2+与CO 2－ 3发生反应生成溶解度极低的CaCO 3，并沉积在孔壁表面，导致孔溶 液中Ca 2+ 浓度降低，因此Ca （OH ）2晶体继续溶解，并补充孔溶液中失去的Ca 2+ 浓度。Ca （OH ）2晶体逐渐溶解而碳化反应过程中CaCO 3晶体逐渐增多，这种循环反应一直进行到Ca （OH ）2晶体完全溶解和消耗为止，此时混凝土pH 值降低，混凝土发生中性化现象。 混凝土孔溶液的pH 值越高，CaCO 3溶解度越小，孔溶液中发生中性化反应之后Ca 2+ 的浓度减少 得也越多， Ca （OH ）2晶体的溶解速度也越快。随着中性化过程的继续，孔溶液的pH 不断降低， Ca （OH ）2晶体的溶解速度也会减慢，碳化速度相应会有一些降低。 另外，由于碳化反应的主要产物碳酸钙属非溶 解性钙盐，比原反应物的体积膨胀约11.6%［3］ ，因 2 02

混凝土电通量试验步骤

混凝土电通量试验步骤 一、试验步骤： 1 电通量试验应采用直径Φ=100±1 mm，高度h=50± 2 mm 的圆柱体试件。如试件表面有涂料等表面处理应预先切除，试样内不得含有钢筋。试样移送试验室前要避免冻伤或其它物理伤害。 2 先将养护到规定龄期的试件暴露于空气中至表面干燥，以硅胶或树脂密封材料涂刷试件圆柱表面或侧面，必要时填补涂层中的孔洞以保证试件圆柱面或侧面完全密封。 3 测试前应进行真空饱水。将试件放入真空干燥器中，启动真空泵，使真空干燥器中的负压保持在10～50mbar （1～5kPa）之间，并维持这一真空3h 后注入足够的蒸馏水或者去离子水，直至淹没试件，试件浸没1h 后恢复常压，再继续浸泡18±2h。 4 从水中取出试件，抹掉多余水分（保持试件所处环境的相对湿度在95％以上），将试件安装于试验槽内，采用螺杆将两试验槽和端面装有硫化橡胶垫的试件夹紧。试验应在20~25℃恒温室内进行。 5 将质量浓度为 3.0％的NaCl 溶液和物质的量浓度为0.3mol/L 的NaOH 溶液分别注入试件两侧的试验槽中，注入NaCl 溶液的试验槽内的铜网连接电源负极，注入NaOH 溶液的试验槽中的铜网连接电源正极。 6 接通电源（保持试验槽中充满溶液），对上述两铜网施加60±0.1V 直流恒电压，并记录电流初始读数I0。开始时每隔5min 记录一次电流值，当电流值变化不大时，每隔10min记录一次电流值；当电流变化很小时，每隔30min 记录一次电流值，直至通电6h。采用自动采集数据的测试装置时，记录电流的时间间隔可设定为5~10min，自动采集电流装置时应具备自动计算电通量的功能。电流测量值精确至±0.5mA。 7 试验结束后，应及时排除试验溶液，用饮用水和洗涤剂仔细冲洗试验槽60s，再用蒸馏水洗净并用电吹风（用冷风档）吹干。 二、试验结果计算及确定应按下列方法进行： 1 绘制电流与时间的关系图。将各点数据以光滑曲线连接起来，对曲线作面积积分，或按梯形法进行面积积分，即可得试验6h 通过的电通量（C）。 2 也可采用下列简化公式计算每个试件的总库仑电通量： Q=900(I0+2I30+2I60+……+2I300+2I330+ I360)

混凝土强度的影响因素

混凝土强度的影响因素 混凝土硬化后最基本的性能就是强度, 混凝土强度有抗压、抗拉、弯曲、剪切强度等。抗压强度同其他强度间有密切的关系。由于它的测定方法比较简单, 同时在混凝土结构中混凝土主要用来承受 压力, 因此凝土的抗压强度就成为评价其质量的最重要的一项指标。通常所讲的混凝土强度等级是混凝土的特定抗压强度,是设计和施工 时的强度指标。混凝土强度等级是按照标准方法试验测定的。用边长为15 cm的立方体试件, 标准条件( 温度为20±2℃, 相对湿度95% 以上)下养护28天的抗压强度。影响混凝土强度的因素较多, 主要是混凝土的构成材料, 施工中振捣密实强度及混凝土强度增长过程中 的养护条件。混凝土的组成材料包括水泥、集料( 粗、细骨料) 、水、掺合料、外加剂等。 1 水灰比是决定混凝土强度的关键 水在混凝土中的掺量是决定混凝土强度的主要因素。通常情况下, 满足水泥水化所需的水量不超过水泥重量的25%。普通混凝土常用 的水灰比为0.4:0.65, 超过水化需要的水主要是为了满足工作性的 需要。超量的水在混凝土内部留下了缝,使混凝土强度、密度和各种 耐久性都受到不利影响, 因此, 水灰比是定混凝土强度的关键。灰水比越大( 水灰比越小) 混凝土强度越高, 灰水比越小( 水灰比越大) 强度越低。在一般情况下, 集料的强度都高于混凝土强度, 甚至高 出几倍。因此, 混凝土的强度主要取决于起胶结作用的水泥石的质量。而水泥石的质量又决定于水泥标号和水灰比, 所以说水泥石质量

决定于水灰比, 可从水在水泥浆体中的存在形态加以分析。经研究证明, 水泥浆体中的水有四种形态: ( 1) 化合水, 水以原子形态参加晶格, 即水分子有序排列于水化物晶格之内, 完全与水泥化合而形成新物质。这部分约占总量的 20~25%。 ( 2) 凝胶水,存在于水化物凝胶中的水为凝胶所包围, 但不与水泥起水化反应。蒸发后在水泥石中留下凝胶孔。 ( 3) 毛细水,存在于毛细孔中的可蒸发水, 蒸发后留下毛细孔。( 4) 游离水, 对水泥浆体结构和性能完全属于多余的可蒸发水, 因此, 愈少愈好。但因为混凝土施工需一定的和易性, 故游离水不能完全避免。 以上4种存在于水泥浆体的水, 除了化合水外, 其余三种形态的水, 都将随着水泥浆体的凝结硬化而逐渐蒸发掉, 给水泥石留下的是孔隙, 而任何固体的强度都与所含孔隙率大小有关, 孔隙率越大强度越低, 孔隙越小强度越高。所以混凝土水灰比越大, 孔隙率越大, 强度越低, 水灰比越小, 孔隙率越小, 强度越高。 2 水泥对混凝土强度的影响 水泥标号对混凝土强度的作用是人们所熟知的, 同样配合比, 水泥标号愈高, 混凝土强度愈高, 水泥标号愈低, 混凝土强度愈低。关于水泥用量对混凝土强度的影响, 一般认为“水泥越多混凝土强度越高”。这个认识是不确切的: 这个前提应该是在水灰比不变的情况下。如果水灰比不同, 就无法谈高低问题。二是两者间关系不是永

混凝土碳化的影响因素及应对措施

混凝土碳化的影响因素及应对措施 钱大伟戴炜 （宿迁市建设工程质量检测中心有限公司） 【摘要】本文先介绍了混凝土的碳化机理，然后分三个方面详细研究了混凝土碳化的影响因 素，最后给出了相应的防碳化措施。 【关键词】混凝土；碳化；影响；措施 1 前言 混凝土的强度和耐久度是混凝土结构的两个重要指标，随着技术的不断进 步，人们从片面追求混凝土的高强度转移到重视混凝土结构的耐久度上来。混凝 土抗碳化能力是衡量混凝土结构耐久性的一个重要指标。抗碳化能力差的混凝土 构件，会引起钢筋的锈蚀，导致混凝土结构破坏，减少建筑物的使用寿命。随着 经济的发展，温室效应越来越显著，大气中CO2浓度越来越高，大量处于暴露环 境中的混凝土结构物面临的碳化问题越来越严重。因此，研究混凝土碳化的影响 因素及应对措施就显得尤为重要。 2 混凝土的碳化机理 混凝土的基本组成材料为水泥、水、砂和石子，其中硅酸盐水泥熟料矿物主 要由硅酸三钙和硅酸二钙组成，在拌合混凝土时，它们与水发生如下的化学反应： 2（3CaO·SiO2）+6H2O＝3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2 2（2CaO·SiO2）+4H2O＝3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2 由上可知，硅酸盐水泥的主要水化产物为水化硅酸钙和Ca(OH)2 ，其中Ca(OH)2 在 水中的溶解度极低，除少量溶于孔隙液中，使孔隙液成为饱和碱性溶液，它的 PH值为12.5～13.5，这种高碱性的环境有利于保护钢筋，相当于在钢筋周围产 生了一层“保护膜”，使其免遭锈蚀。 由于施工过程中的种种原因，混凝土内部存在许多大小不一的毛细孔、孔隙、 气泡、甚至缺陷，因此形成的混凝土实际是一个含固相、液相、气相的非均匀物 质，于是环境中的二氧化碳气体便通过这些无法避免的缺陷，渗透到毛细孔和孔 隙中，与其中的孔隙液所溶解的Ca(OH)2 进行中和反应，其化学方程式如下： CO2+ H2O ＝H2CO3 Ca(OH)2+H2CO3＝CaCO3+2H2O 反应后，毛细孔周围水泥石中的羟钙石补充溶解为Ca+2和OH-，反向扩散到 孔隙液中，与继续扩散进来的CO2反应，一直到孔溶液中的PH值降为8.5～9.0 时]1[，这层毛细孔才不再进行这种中和反应，即所谓“已碳化”，混凝土表层碳 化后，大气中的CO2继续沿混凝土中未完全充水的毛细孔道向混凝土深处气相扩 散，更深入地进行碳化反应。这些反映使混凝土中的碱度降低，破坏钢筋周围的 “保护膜”，这样就会加速钢筋的锈蚀，因锈蚀就会引起体积膨胀使混凝土覆盖 层遭受破坏，从而发生沿钢筋界面出现裂缝以及混凝土覆盖层剥落等现象。 3 混凝土碳化的影响因素 经上所述，碳化对钢筋混凝土结构有不利影响，必须对其影响因素进行全面 的了解以采取积极有效的预防措施。混凝土碳化速度取决于混凝土的密实度及其 碱储备量，混凝土的密实度越大，碱储备量越多，其抗碳化能力越强。影响混凝