混凝土的碳化及堿

混凝土的碳化與堿一骨料反應(yīng)于換?。?0級巖土工程）一、混凝土的碳化1、 混凝土碳化的定義混凝土的碳化是指混凝土中原呈堿性的勤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［1］。2、 混凝土碳化的形成機理混凝土的基本組成材料為水泥、水、砂和石子，其中的水泥和水發(fā)生水化反應(yīng)，生成的水化物自身具有強度（稱為水泥石）。同時將散粒狀的砂和石子粘結(jié)起來，成為一個堅硬的整體。混凝土的碳化，水泥石中的水化產(chǎn)物與周圍環(huán)境中的二氧化碳作用，生成碳酸鹽或其他的物質(zhì)的現(xiàn)象。碳化將使混凝土的內(nèi)部組成及組織發(fā)生變化。由于混凝土是一個多孔體，在其內(nèi)部存在大小不同的毛細管、孔隙、氣泡，甚至缺陷等?？諝庵械亩趸际紫葷B透到混凝土內(nèi)部充滿空氣的孔隙和毛細管中，而后溶解于毛細管中的液相，與水泥水化過程中產(chǎn)生的氫氧化鈣和硅酸三鈣、硅酸二鈣等水化產(chǎn)物相互作用，形成碳酸鈣?；炷恋奶蓟窃跉庀?、液相和固相中進行的一個復(fù)雜的多相物理化學(xué)連續(xù)過程⑵。3、 混凝土碳化的影響因素大氣中的混凝土碳化通常是一個緩慢的過程，碳化速度取決于混凝土的滲透性和大氣中二氧化碳的濃度。在實際中可以分為混凝土自身相關(guān)的內(nèi)部因素和環(huán)境相關(guān)的外部因素?；炷恋臐B透性取決于混凝土的嚴密性，而嚴密性又取決于水泥的品種和用量、集料的品種和級配、水灰比、澆筑和養(yǎng)護的質(zhì)量等⑶。內(nèi)部因素：（1）水泥用量；（2）水泥品種；（3）水灰比；（4）混凝土抗壓強度；（5）集料品種和級配；（6）施工質(zhì)量及養(yǎng)護方法對碳化的影響。外部因素：（1）光照和溫度；（2）相對濕度；（3）二氧化碳的濃度；（4）氯離子濃度的影響。其他因素：（1）不同應(yīng)力狀態(tài)對混凝土碳化的影響；（2）裂縫對混凝土碳化的影響，裂縫處混凝土的碳化速度要大于無裂縫處⑵。4、 混凝土碳化的危害混凝土碳化對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性有很大的影響。經(jīng)過碳化的混凝土，表面強度，密度能有所提高，但由于碳化的混凝土一般在結(jié)構(gòu)表面，深度不大?；炷撂蓟髸a(chǎn)生體積收縮。當(dāng)收縮應(yīng)力超過混凝土表面抗拉強度時，會在表面產(chǎn)生裂縫。潮濕空氣進入裂縫，使裂縫處的混凝土碳化收縮，繼而使裂縫向混凝土內(nèi)部發(fā)展。當(dāng)裂縫穿透混凝土保護層到達鋼筋時，混凝土失去對鋼筋的保護作用，鋼筋開始生銹。鋼筋銹蝕后，銹蝕產(chǎn)生的體積開始膨脹，從而對周圍的混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，銹蝕越嚴重，鐵銹越多，膨脹力越大，最后導(dǎo)致混凝土開裂形成順筋裂縫，最終有可能影響結(jié)構(gòu)安全［1］。5、混凝土碳化的處理措施措施：（1）認真選擇建筑材料。水泥選擇抗碳化能力強的硅酸鹽水泥、集料選用質(zhì)地硬實和級配良好的砂和石料，并剔除集料中的有害物質(zhì)；（2）在混凝土中參入優(yōu)質(zhì)外加劑，如減水劑、阻水劑等，在水泥用量不變的情況下，再外摻粉煤灰取代部分砂子；（3）嚴格控制混凝土的水灰比；（4）選好合適的配合比，適量的外加劑，控制細骨料、粉料用量，科學(xué)的攪拌和運輸；（5）振搗和養(yǎng)護；（6）鋼筋混凝土保護層厚度要滿足設(shè)計要求；（7）施工縫要做到少留或不留，必須要留的，應(yīng)做好接縫處的工藝處理［1］。二、混凝土的堿骨料反應(yīng)1、 混凝土堿骨料反應(yīng)的定義堿骨料反應(yīng)（Alkali—aggregatereaction簡稱AAR）是指砼骨料中的某些礦物成分與砼中的堿溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這種反應(yīng)所生成的反應(yīng)生成物吸收砼內(nèi)部或外部的水分.產(chǎn)生體積膨脹.使已經(jīng)凝結(jié)硬化的砼構(gòu)筑物產(chǎn)生破壞.這種現(xiàn)象稱為堿骨料反應(yīng)4。2、 混凝土堿骨料反應(yīng)的分類和機理根據(jù)骨料中活性成分的不同，堿骨料反應(yīng)分為三種類型：堿-硅酸；ASR）、堿-碳酸鹽反應(yīng)（ACR）、堿6硅酸鹽反應(yīng)。AAR破壞往往是以上三種類型協(xié)同作用的結(jié)果。堿硅酸反應(yīng)是指混凝土中堿與骨料中微晶或無定形硅酸發(fā)生反應(yīng) ，生成堿硅酸類.堿碳酸鹽反應(yīng)是指混凝土中的堿與具有特定結(jié)構(gòu)的粘土質(zhì)細粒白云質(zhì)石灰?guī)r或粘土質(zhì)細粒白云巖骨料發(fā)生下列反應(yīng)，進行所謂的去（脫）白云化作用.堿硅酸鹽反應(yīng)是指混凝土中的堿與骨料中某些層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽發(fā)生反應(yīng) ，使層狀硅酸鹽層間間距增大，骨料發(fā)生膨脹，致使混凝土膨脹開裂。3、 混凝土堿骨料反應(yīng)發(fā)生條件和特征AAR必須具備三個條件：堿、活性骨料和水［玖堿骨料反應(yīng)的特征：（1）從外觀特征看，在少鋼筋約束的部位為網(wǎng)狀裂縫，在受鋼筋約束的部位多沿主筋方向開裂，在很多情況下可看到從裂縫處溢出白色或透明膠體的痕跡;（2）在同一工程中潮濕部位發(fā)展嚴重；（3）內(nèi)部特征表現(xiàn)為從破壞的試樣里可以鑒定出堿-硅酸凝膠的存在，骨料顆粒周圍出現(xiàn)反應(yīng)環(huán)；（4）表面開裂：堿-骨料反應(yīng)的最重要的特征是混凝土表面開裂。如果混凝土沒有施加預(yù)應(yīng)力，裂縫成網(wǎng)狀，每條裂縫長約數(shù)厘米。開始時，裂紋從網(wǎng)接點三分岔成三條放射狀裂紋，夾角約120度。隨著堿骨料反應(yīng)程度的增加，最終這些裂紋相互連通，形成網(wǎng)狀⑹。4、 混凝土堿骨料反應(yīng)的預(yù)防方法堿骨料反應(yīng)被稱作混凝土癌癥，一旦發(fā)生就難以控制，嚴重影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。因此，需要預(yù)先防止發(fā)生。防止的方法主要從四個方面著手：（1）使用非活性骨料?？蓪橇蠈ｉT進行堿活性測試，或根據(jù)以往的調(diào)查結(jié)果選用骨料。（2） 控制混凝土的總含堿量（當(dāng)量^勿。）低于3.0kg/m3。堿的來源包括水泥、外加劑、拌合水和骨料，其中水泥和外加劑是主要來源。（3） 膠凝材料中使用6%以上硅灰，或25%以上粉煤灰，或40%以上磨細礦渣（礦粉）。這些礦物摻合料含有的氧化硅，比骨料中氧化硅活性更高，能夠預(yù)先將鉀、鈉固結(jié)在早期反應(yīng)生成的硅酸鈣凝膠中，從而防止后期有過量鉀、鈉與骨料反應(yīng)。（4） 隔絕水和濕空氣的來源如果在擔(dān)心混凝土工程發(fā)生堿骨料反應(yīng)的部位能有效地隔絕水和空氣的來源，也可以取得緩和堿骨料反應(yīng)對工程損害的效果總之，堿-骨料反應(yīng)是可以預(yù)防的。對于重要、重大工程，如大壩、大橋等等，往往還多種措施同時采用，確保萬無一失。參考文獻：[1]朱金才.混凝土碳化的影響因素及其控制措施的探討.[J].工藝技術(shù)散裝水泥.2009NO.4⑵張震，蘭皓.混凝土碳化的影響因素及其控制措施韋陸松，鄭建新.混凝土的碳化原理及影響因素.[J]