混凝土碳化的影响因素及其控制措施

发表时间:2020/9/8   来源:《建筑实践》2020年第10期   作者:王川玲
[导读] 混凝土结构是否会保持长时间的稳定性,

         摘要:混凝土结构是否会保持长时间的稳定性,取决于混凝土碳化这一重要条件。人们必须重视对混凝土碳化的分析,并寻找更加有效的控制措施,从而减缓混凝土碳化所带来的一系列负面影响。无论是我国还是国外,都已经对混凝土碳化进行了深入的研究,而且这种研究是十分必要的。本文首先分析混凝土碳化的影响因素,然后结合实际给出控制措施。
         关键词:混凝土;碳化;影响因素;控制措施。

         前言:混凝土是当前建筑所使用的重要建材,因此人们一直对混凝土的质量进行关注,而且混凝土长期暴露于空气之中,久而久之耐久性会下降,导致碳化现象出现。我国环境形势不容乐观,二氧化碳的排放量依旧庞大,直接导致混凝土与二氧化碳之间产生一系列化学反应,混凝土碳化现象也变得十分严重,需要人们及时探索并采取更有效的控制措施。
一、影响混凝土发生碳化的多种因素
(一)材料方面的因素
1.水灰比例带来的影响
         Ca(OH)2的含量,并不是决定混凝土抗碳性的唯一因素,同时对混凝土抗碳性产生影响的因素,还有二氧化碳的含量。因此,混凝土碳化的一项重要指标,就是二氧化碳在混凝土当中的扩散能力。水灰比例值越大,碳化速度越快,但是二者之间的关系是一种函数,并非传统意义上的线性关系,相关函数公式为:
         K=12.1ω/c(3)
         其中,ω为水灰比例[1]。
2.水泥品种带来的影响
         在拥有同样的单位体积的条件下,不同的水泥品种,拥有不同的碳化速度。早强水泥的抗碳化性能比较好,而其他的水泥抗碳化性能较差。如果用火山灰来对混凝土进行配置,抗碳化能力与普通混凝土相比,相形见绌。
3.水泥用量带来的影响
         如果水泥呈现强碱性,孔溶液中的PH值更高,导致CaCO3的沉淀浓度有所削减,使得混凝土的整体密实成都有所改善。如果加大水泥用量,会显著降低混凝土碳化的速度,其原因是水泥用量的增加,会有效提升防止二氧化碳渗透至混凝土内部的强度,从而保证内部钢筋不会因为碳化而腐蚀。
4.掺和料带来的影响
         如果在制作混凝土的过程中,加入粉煤灰、矿物渣等活性物质作为掺和料,会降低混凝土之中碱性物质的含量,从而加速混凝土的碳化过程。粉煤灰在使用早期可以发挥抗碳化作用,但是在一段时间过后,粉煤灰与混凝土中的碱性物质发生一系列化学反应,导致抗碳化能力大大削弱。
         混凝土之中的掺和料能够替代一部分水泥,但是加大了水灰比例,水泥在发生水化反应后,碱性物质含量降低,从而使抗碳化能力降低。除此之外,掺和料会加入到第二次水化反应之中,填充了混凝土内部的空隙,从而提升混凝土的密实程度。因此对于掺和料的使用,必须有一定的度。
5.外加剂带来的影响
         在外加剂当中存在一些活性物质,能够与混凝土相适应,但是不同的水泥需要加入不同的外加剂,以免出现抗碳化能力减弱的现象。要想使混凝土的结构更加牢固,可以加入适量的外加剂,例如加气剂和缓凝剂等[2]。
(二)环境方面的因素
1.湿度带来的影响
         在相对湿度高的环境中,在混凝土内部的空隙中存在水分,可以阻碍甚至停止二氧化碳的扩散进程,从而提升混凝土的抗碳化能力;但是在相对湿度低的环境中,混凝土内部的空隙较大,二氧化碳可以在混凝土内部“畅通无阻”,然而混凝土内部缺少水分,水化反应进展迟缓,也可以提升混凝土的抗碳化能力。室外的二氧化碳浓度,通常会比室内的二氧化碳浓度低,因此室外的混凝土碳化过程相对慢一些。


2.温度带来的影响
         如果混凝土处于温度较高的环境之中,构成混凝土的离子成分会加快运动的速度,二氧化碳的扩散速度也会变得更快,导致混凝土的抗碳化能力大打折扣。在通常情况下,温度一旦上升10℃,会提高2倍的化学反应速度。伴随着温度的上升,二氧化碳的溶解率下降,降低了混凝土的碳化进程。因此在相关学术界之内,对于温度带来的碳化影响,至今还没有确切的、公认的标准。
(三)施工方面的因素
         影响混凝土抗碳化能力的因素,还包括施工中的搅拌、振捣和养护条件等。混凝土抗碳化能力的优劣,取决于混凝土的密实情况。在同等基础条件下,工程质量越好,混凝土的强度会更高,抗碳化能力也会提高;反之对工程质量的把关越差,会降低混凝土的强度,降低抗碳化能力。
         水泥的水化反应,与人们采取的养护条件息息相关。水化程度的大小,会直接影响混凝土的孔隙体积,与此同时,混凝土的密实性是由孔隙体积的大小所决定的,因此对混凝土的养护工作是重中之重[3]。
二、对混凝土碳化的相关控制措施
(一)对混凝土的使用材料进行控制
         在通常的情况下,用水量参与水泥水化的比例大约有15%,在水泥完全硬化后,多余的水会变成蒸汽散发掉,从而使得混凝土表面出现很多小孔,降低了混凝土的密实程度,从而使得混凝土的抗碳化能力被削弱。但是,人们必须要注意到,不能为了防止碳化而盲目用降低水制备标准的方法,对水泥的强度进行提升,这样做会造成水泥的浪费,甚至对混凝土的性能产生诸多不利影响。
         如果是在相对干燥的环境中制作混凝土,硅酸盐水泥是首选,因为在水泥发生水化反应后,能够与相对干燥的环境相适应。而在相对湿热的环境中,应该选择粉煤灰与矿渣水泥,它不仅可以对早期的水化的强度进行保证,还可以提升水泥的密实性。
         如果混凝土的要求强度很高,硅酸盐水泥是最好的选择,虽然混凝土制作成本会上升,但是它能够完全满足对混凝土强度的要求。如果在地下的环境中使用混凝土,必须考虑到地下环境的特殊性,为了避免混凝土被腐蚀,必须采取抗腐蚀能力强的水泥,例如火山灰水泥的使用。
(二)不断提高现有的施工质量
         在制作混凝土的时候,首选强制式搅拌机,因为它拥有搅拌效率高、搅拌质量有保证、消耗动力小等优势。在强制式搅拌机运行的过程中,不能把内部转速调到最大值,否则会导致混凝土出现离析现象,还会导致机器磨损严重。然而人们必须要注意到,不仅要选择搅拌机,还要保证搅拌过程的科学与合理。
         如果在配置混凝土的过程中,没有加强对混凝土的养护工作,会导致混凝土碳化的过程加快。在通常的情况下,混凝土养护分为两大种类,一种是自然养护,另一种是蒸汽养护。在混凝土的浇筑完成之后,强度尚未达到最高值,水分会迅速蒸发,因此会出现裂缝变形的情况,导致混凝土的强度被削弱。人们可以采取自然养护之中的覆盖浇水方式,在混凝土浇筑完成之后的十小时内,将水洒在混凝土的表面,每次浇水的间隔大约是三小时,如果施工环境十分干燥,可以扩大浇水的频率,以保证混凝土水分充足。
         在冬季开展施工的时候,由于我国冬季温度普遍较低,会导致水泥水化的速度变得缓慢,需要进行蒸汽养护。为了加快混凝土内部发生反应的速度,需要升高温度,在混凝土成型之后,可以在室内停放至少四小时后,再进行升温工作。升温的过程切忌操之过急,必须循序渐进,必须等混凝土的强度达到标准后,方可在室外运用[4]。
结论:在国内与国外学者的不懈研究下,混凝土碳化这一问题,已经被人们进行初步认识,并且还在不断进行深入探究。学术界一致认为,环境和施工两大因素,就是直接对混凝土碳化产生影响的重要因素。为了有效防止混凝土碳化的加剧,从而保证施工质量,以及施工过程的安全性,人们必须积极探索混凝土抗碳化的方法与材料,使我国的施工过程的质量显著提高。
参考文献:
[1]贾星亮.混凝土碳化影响因素的研究现状[J].科学技术创新,2020(05):108-109.
[2]陈静,刘飞飞.浅析混凝土碳化影响因素及控制方法[J].江西建材,2017(12):111.
[3]高冠一,张铖,麻凤海.混凝土抗碳化性能影响因素试验研究[J].混凝土,2020(06):30-32.
[4]林爱萍.混凝土碳化的影响因素及其控制措施[J].福建交通科技,2018(01):83-86+124.
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