混凝土構(gòu)造耐久性概論混凝土構(gòu)造耐久性概論--35-2章材料的劣化與混凝土構(gòu)造的耐久性混凝土構(gòu)造的耐久性破壞都是從混凝土或鋼筋的材料劣化開頭的，環(huán)境條件和自身因素都可以引起材料的劣化。其中，多數(shù)村和劣化是環(huán)境條件引起的，如混凝土碳化、凍融破壞、化學(xué)侵蝕、外表磨損、鋼筋銹蝕；混凝土自身材料也可能劣化，如堿－骨料反響。明顯，上述材料劣化多數(shù)是混凝土的材料劣化形式，O2和Cl－集中等物理過程，因此，混凝土碳化與鋼筋銹蝕過程中既有物2－1是作者對(duì)混凝土構(gòu)造材料劣化形式的分類?！矁?nèi)因融循環(huán)、鹽類結(jié)品破壞〔鹽凍破壞。鋼筋銹蝕等多個(gè)因素引起；路面撤除冰鹽2引起的混凝土構(gòu)造破壞既有鹽凍破壞，又有Cl－HSO42的鋼筋銹蝕作用，等等。2．1混凝土的碳化空氣。土壤、地下水等環(huán)境中的酸性氣體或液體侵入混凝土中，與水PH值下降的過程稱為混凝土的中性化過程，其中，由大氣環(huán)境中的CO；引起的中性化過程稱為混凝土的碳化。由2CO2CaCO3而影響混凝土構(gòu)造的耐久性。宏觀層次上，爭(zhēng)論影響因素與推測(cè)模型等主要承受以試驗(yàn)為根底的閱歷法；20世紀(jì)80年月末，希臘學(xué)者Papadakis從分子層次上礬究廠混凝土碳化的機(jī)理，使混凝土碳化爭(zhēng)論前進(jìn)了一大步?；炷撂蓟臋C(jī)理C3S〔3Ca·Si2C2S〔2Ca·Si2、C4A〔4CaOA2O3FeO3〕C3〔3CaOA2O3。有石膏存在時(shí)，各礦物成分按如下反響進(jìn)展：Ca(OH23CaO2Si232〔是可碳化物質(zhì)?？紫端c環(huán)境濕度之間通過溫濕平衡形成穩(wěn)定的孔隙水膜。環(huán)境中的CO2氣體〔碳化區(qū)域CO2：碳化反響的結(jié)果，一方面，生成的CaCO3和其他固態(tài)物質(zhì)堵塞在混凝土孔隙中，使混凝土的孔隙率下降，大孔削減，從而減弱了后續(xù)的CO2集中。并使混凝土Ca(OH)2pH則降低，導(dǎo)致鋼筋脫鈍而銹蝕。上述混凝土碳化過程的物理模型見圖2－2：[27]，碳化使混凝土的抗壓強(qiáng)—〔圖23。碳化還使混凝土與光面鋼筋及變形鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度有所提高。圖2－4[28]中碳化與未碳化混凝土梁的荷載－－撓度曲線比照試驗(yàn)結(jié)果，可見混化引起的混凝土強(qiáng)度、脆性變化對(duì)混凝土力學(xué)性能及構(gòu)件受力性能的影響并不大?；煲赏撂蓟瘜?duì)混凝土構(gòu)造的主要負(fù)面影響在于其引起的鋼筋銹蝕耐久性問題。影響混凝土碳化的因素CO2濃度、溫度；以及混凝土表面的掩蓋層、混凝土的應(yīng)力狀態(tài)、施工質(zhì)量等。l〕材料因素〔1〕水灰比〔孔除水體積與孔除總體積之比打算CO2有效集中系數(shù)及混凝土碳化速度的本要因素之一。水灰比增加，則混凝土的孔隙率加大，CO22－5是作者對(duì)碳化深度與水灰比關(guān)系的試驗(yàn)結(jié)果。水泥品種與用量大，則單位體積混凝土中可碳化物質(zhì)的含量越多，消耗的CO2越多，從而使碳化速度越慢。圖2－6是作者對(duì)碳化深度與水泥用量C關(guān)系的試驗(yàn)結(jié)果。Ca(OH)2使可碳化物質(zhì)含量更少，固碳化速度加快。因此，一樣水泥用量的硅酸速度隨混合材摻量的增加而加大。文獻(xiàn)[30]給出不同品種水泥混凝土的相對(duì)碳2－1。骨料品種與粒徑易從骨料－－水泥漿界面集中。另外，很多人造或的自然的輕骨料中的Ca(OH)2。這些因素都會(huì)使碳化速度加快。摻外加劑混凝土中摻加城減水劑，能直接削減用水量，而引氣劑使混凝土中形成很多封閉的氣泡，切斷毛細(xì)管的通路，兩者均可以使CO2有效集中系數(shù)顯著減2－1。養(yǎng)護(hù)方法與齡期0.637天時(shí)的1.5倍左右?；炷翉?qiáng)度反映其抗碳化性能?？傮w說來，混凝土強(qiáng)度越高，碳化速度越小〔速度的影響。2〕環(huán)境條件因素〔1〕相對(duì)濕度環(huán)境相對(duì)濕度通過溫濕平衡打算著孔隙水飽和度，一方面影響著CO2的擴(kuò)2凝土接近飽水狀態(tài)，則CO2

的集中速度緩慢，碳化進(jìn)展很慢；假設(shè)相對(duì)濕度過低，混凝土處于枯燥狀態(tài)，雖然CO2的集中速度很快，但缺少碳化化學(xué)反響所需的液相環(huán)境，碳化難以進(jìn)展；70%－80％左右的中等濕度時(shí)，碳化速度最快。2CO濃度22環(huán)境中CO2

濃度越大，混凝土內(nèi)外CO

濃度梯度就越大，CO

越易集中進(jìn)222人孔隙，同時(shí)也使化學(xué)反響速度加快。團(tuán)此，CO222

濃度是打算碳化速度的主要環(huán)2CO0.030.04％，而室內(nèi)20.l72％，10年混凝土暴露試驗(yàn)說明，低強(qiáng)度混凝土室內(nèi)碳化速度1.6倍，中等強(qiáng)度混凝土除個(gè)別外，室內(nèi)試件碳化深度2～3CO2濃度不同的影響。一般來講，碳化速度與CO；濃度的平方很近似成正比，混凝土快速碳化試驗(yàn)正是依據(jù)這一原理設(shè)計(jì)的。溫度溫度的上升可促進(jìn)碳化反響速度的提高，更主要的是加快了CO2的集中速2度，溫度的交替變化也有利于CO2

的集中。掩蓋層2集中進(jìn)入的CO2

發(fā)生碳化反響，消耗CO

CO

接觸混凝土外表的時(shí)間即222混凝土開頭碳化的時(shí)間，同時(shí)，使混凝土外表的CO2濃度比環(huán)境中CO222

濃度降通常比較致密，能封堵混凝土外表局部開口孔隙，阻擋CO2集中，從而延緩碳果明顯。應(yīng)力狀態(tài)c〔c力f不超過0.7f f為混凝土的抗壓強(qiáng)度〕時(shí)，壓應(yīng)力對(duì)碳化起延緩作用，壓應(yīng)c〔cc0.7fc

時(shí)的碳化深度與無壓應(yīng)力時(shí)相當(dāng)，可以估量，由于微裂縫的開展加劇，c0.7fc

f/f

x的關(guān)系ct2－8f0.3ft〔fct

為混凝土的抗拉強(qiáng)度〕時(shí)，應(yīng)力作用不明顯，當(dāng)拉應(yīng)力為0.7f為t

時(shí)，碳化深度增大近30％，拉應(yīng)力水平f/f

相對(duì)碳化深