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混凝土碳化深度的研究

作者:河北AG真人 来源:未知 发布时间:2022-07-08 16:28 浏览量:834

1、研究的意义
高性能混凝土在工程中应用达到了空前的规模,混凝土中的某些原材料在供应上存在了问题,质量波动较大,甚至出现不合格现象。在配合比设计时原材料的过分理想化,忽视施工过程中材料质量的波动情况,导致施工配合比与理论配合比产生过大的差异。再加上部分混凝土现场施工人员固有的错误操作理念与方法,以及管理人员混凝土知识的欠缺与质量意识的淡薄等一系列存在的问题在很大程度上影响了高性能混凝土质量。对混凝土构件回弹测强,混凝土碳化深度会达到3~4mm,按照《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJT23-2011)测区混凝土强度换算表,强度折减近10MPa,很难满足设计混凝土强度要求。混凝土持续碳化可能会导致钢筋锈蚀,钢筋混凝土构件因受拉强度不足,使工程过早报废。为减小混凝土碳化深度,使混凝土真正具有较高的性能,就必须重视全面质量控制,特别是原材料质量控制,认真总结混凝土碳化数据,在工程施工中对诸类问题加以关注,共同努力,让未来混凝土迈向更高的性能。
2、混凝土碳化的成因分析
2.1、粉煤灰的硫化掺入合格的粉煤灰主要有两个作用,一是降低水化热,提高混凝土耐久性,二是滚珠效应,提高混凝土工作性。水泥在水化过程中生成大量的氢氧化钙,使混凝土空隙中充满了饱和氢氧化钙溶液,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Fe2O3和Fe3O4,称为钝化膜(碱性氧化膜)。有的进场粉煤灰有一股浓烈的刺鼻气味,应该是电厂脱硫不净或者没有采取脱硫措施,经过吸收、中和、氧化、结晶形成CaSO4·2H2O,再次结晶形成钙矾石3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O,容易致使硬化混凝土硫化深度加大和膨胀破坏。用酚酞试剂测碳化也是在测碱性,粉煤灰硫化后使混凝土的碱度降低,间接导致碳化深度过大。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。
2.2、矿物掺和料掺量粉煤灰为F类I级,磨细矿渣粉为S95级,水胶比为0.38。矿物掺和料掺量、养护龄期对混凝土抗碳化性能影响明显,矿物掺合料的种类对混凝土抗碳化性能影响不明显。随着混凝土的龄期增长,碳化速率变缓。
2.3、机制砂机制砂颗粒尖锐,多棱角,表面粗糙,细度模数多为3.0以上,与天然河砂相比,机制砂的颗粒级配稍差,大于2.5mm和小于0.08mm的颗粒偏多,导致混凝土的和易性较差,混凝土不密实。空气中CO2渗透到混凝土内,与其碱性物质发生化学反应后生成碳酸盐和水,使混凝土碱度降低的过程称为混凝土碳化,其化学反应为:Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O。
2.4减水剂减水剂行业目前竞争较为激烈,为了中标压低价格。实际供应中为了利益最大化,成本会不断的降低。从最早的样品与早期的材料供应逐渐的降低的减水率,也就是说,可能从早期30%的减水率降至标准规定的25%。材料合格,而对混凝土用水量的影响却是巨大的,就算增加掺量保证减水率,但保证不了坍落度损失。对某工程C30和C35配合比试拌,记录见下表,减水剂保坍性极差,半小时后无工作性,这样的混凝土在施工中和易性差,容易出现混凝土不密实,导致2.3中描述结果。配合比的设计实际上是比较复杂的,并不是使用样品原材料,按照某种计算方法,遵循相关规范,满足设计与标准要求就可以得出的合理的配合比。要使配合比顺利的实施就需要充分考虑原材料质量波动的因素,这些因素对混凝土工作性能、力学性能,甚至耐久性造成不同程度影响。否则,再完美的配合比也只能算是室内以供观赏的展览品,无法在工程中得到实施。
3、改善混凝土碳化深度的措施
3.1、全面质量控制认真执行有关规范和有关技术规定,把好原材料质量检测关,严格控制施工的每道工序,以保证混凝土具有良好的匀质性与体积的稳定性,不论混凝土强度高低均应在所使用的环境下是耐久性的。
3.2、控制矿物掺合料掺量全国各地原材料资源差异较大,边界地区或旅游城市矿物掺合料很少,且质量不高,但价格较高,对高性能混凝土而言,矿物掺合料不掺又不行,耐久性中的抗渗和电通量指标不能满足设计要求,所以矿物掺合料掺量多少是个问题。在满足《铁路混凝土工程施工质量验收标准》(TB10424-2010)情况下,根据设计图纸地质条件的说明,明确环境作用等级,查表使用最低掺量。如遇特殊情况,可以低于表中最低掺量,因表中说明是建议“适宜掺量”,但强制性的指标是混凝土的耐久性指标和长期性能要求,矿物掺合料掺量能满足混凝土耐久性指标即可。
3.3、控制砂细度模数同一河流,不同的地段、水流速度、挖掘深度的河砂,细度模数都会不同,其波动范围可能在2.2~3.2之间,甚至更大,对混凝土的和易性与用水量产生影响。经过多年施工经验,无论是河砂还是机制砂以控制在2.6~3.0为宜。
3.4、控制减水剂质量现场的混凝土严禁采取加水重塑的方法来提高混凝土的流动性,这样将大大降低混凝土的力学性能与耐久性。对需要相对较长距离运输的混凝土、浇筑部位尺寸较大的混凝土配合比,应作减水剂重塑试验,在配合比试配时,选代表性原材料,配制出混凝土,坍落度经时损失之后满足施工时所需的坍落度,然后加入减水剂提高混凝土流动性。对不同减水剂掺量的混凝土进行力学性能与耐久性测试,选取两者均符合设计要求的减水剂掺量,建立减水剂掺量与所提高的流动性关系。施工现场根据实测坍落度情况加入相应的减水剂达到增加混凝土流动性的目的。
3.5、施工配合比的调整混凝土是由多种材料组合而成的,无论是加工材料或非加工材料性能受各种因素的影响,产品性能也不可能极其稳定,因此混凝土生产时,其配合比也不可能与理论配合比一成不变。为避免或减少混凝土质量下降,应预留一定的安全性系数,且混凝土便于施工,抗干扰性强,生产成本相对较低,强度等级和耐久性也满足设计要求,以最少的成本换取极大的使用功能和寿命周期。《高性能混凝土的制备方法》发明专利技术与价值混凝土相匹配,过去十年间在黑龙江、北京、河北、山西、贵州、江西等地积累数据并应用,通过配合比成本理论确定胶材比、减胶比、砂率和级配比,再通过体积增量模型将整个配合比设计串联,形成完整体系,使混凝土具有较高的工作性能,强度和耐久性既满足设计要求,又与原配合比设计等同,生产成本也达到了最低。
4、结论
必要的原材料质量控制,适当的选择矿物掺合料掺量。在特殊情况下,以满足耐久性指标为原则,矿物掺合料低掺量能降低混凝土碳化深度。控制砂细度模数和减水剂质量,使混凝土具有良好的工作性和密实性,阻挡CO2侵入降低混凝土碳化深度。 受气候和原材料质量波动影响,配合比不是一成不变的,合理的调整施工配合比,利用前人的研究成果并结合实际情况应用。


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