吳向宇

（河北建筑工程學(xué)院，張家口 河北 075000）

概述

今天我國橋梁設(shè)計使用年限一般為100年，但是橋面混凝土的設(shè)計使用年限基本很低，加上我國特殊原因，如環(huán)境影響、維護(hù)方式、疲勞破壞以及超載破壞等，使橋面混凝土的返修率一直居高不下，造成了大量的資源浪費(fèi)及交通擁堵問題?；炷两Y(jié)構(gòu)耐久性的損傷造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，其中原因復(fù)雜。但是鋼筋銹蝕一直是其中最主要原因。在一般大氣環(huán)境下，碳化是鋼筋銹蝕的前提條件。

混凝土的碳化過程是一個相對復(fù)雜的長期的過程，即涉及到物理構(gòu)造，又涉及到化學(xué)反應(yīng)，水灰比、水泥的用量和品種、養(yǎng)護(hù)條件和養(yǎng)護(hù)時間、環(huán)境溫度、相對濕度、二氧化碳濃度、混凝土結(jié)構(gòu)孔隙率和密實(shí)度、外加劑和摻合料的用量及種類等等均會對混凝土的碳化性能起到影響。

表1 混凝土試驗配合比表

表2 碳化試驗數(shù)據(jù)表

混凝土的碳化速度取決于CO2的擴(kuò)散速度和CO2與混凝土成分的化學(xué)反應(yīng)。CO2的擴(kuò)散收氣體濃度、環(huán)境的溫度濕度、混凝土密實(shí)度和混凝土含濕狀態(tài)等因素影響；碳化反應(yīng)則與混凝土中可碳化物質(zhì)含量、水化產(chǎn)物的形態(tài)和環(huán)境溫度濕度有關(guān)。這些因素可歸結(jié)為混凝土自身內(nèi)部因素和環(huán)境相關(guān)的外部因素。與水灰比、養(yǎng)護(hù)時間、養(yǎng)護(hù)條件、施工質(zhì)量等相關(guān)的混凝土密實(shí)度越密實(shí)，混凝土構(gòu)件越不容易被碳化。水灰比則影響毛細(xì)孔的尺寸和可碳化物質(zhì)含量，水灰比越大碳化速度越快。水泥用量影響水泥石中可碳化物質(zhì)含量，用量越大，混凝土中堿的成分越高，越不容易被碳化。養(yǎng)護(hù)條件和養(yǎng)護(hù)時間影響水泥的水化程度，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)時間越長，混凝土越不容易被碳化。一般 CO2的濃度的平方根與碳化速度成正比。相對濕度教高時，水阻塞住了空氣中CO2的擴(kuò)散，單單CO2濃度的提高并不能簡單的提高混凝土的碳化速度。溫度可以影響到氣體的擴(kuò)散速度、碳化反應(yīng)和離子的遷移速度。碳化反應(yīng)要以CO2和Ca（COH）2的溶解為前提，溫度對于CO2、Ca（COH）2和CaCO3的溶解度也有很大影響。

本次試驗設(shè)計通過聚合物EVA改性的方式，使輕型橋面混凝土的密實(shí)度提高，改善混凝土內(nèi)部孔隙率，降低混凝土的碳化性能影響，增強(qiáng)混凝土的耐久性。

1 試驗設(shè)計

1.1 試驗原料

水泥：河北省張家口市張北縣產(chǎn)，PO32.5級水泥，指標(biāo)符合國標(biāo)GB1752-1999；

細(xì)骨料：標(biāo)準(zhǔn)砂4號，細(xì)度模數(shù)3.2;標(biāo)準(zhǔn)砂6號，細(xì)度模數(shù)2.9，級配1:1.2；

粗骨料：天津市武清區(qū)旺泰建材廠產(chǎn)輕型陶粒，粒徑5～40mm,三級級配1:1:1；

粉煤灰：張家口市熱電廠Ⅱ級粉煤灰；

外加劑：山東濟(jì)南鑫越化工主營k12十二烷基硫酸鈉混凝土引泡劑、萘系高效減水劑、AL2（OH）3等。

1.2 試驗配合比

1.3 試驗方法

《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》GB/T50082-2009

混凝土試件制作以100*100*400mm棱柱體試塊制作，高寬比不小于3，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)28天，試驗前2天從標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室取出，放入60℃烘箱烘烤48小時。經(jīng)烘干才處理后的試件除留一個側(cè)面外，其它側(cè)面全用石蠟密封。側(cè)面用鉛筆以10mm為單位畫出測量碳化深度控制線及預(yù)設(shè)測量點(diǎn)。碳化3、7、14及28天破型以測定碳化深度。

2 試驗結(jié)果及分析

聚合物EVA的摻入對于混凝土的碳化性能有很大的改善，當(dāng)P大于8%時，碳化深度降低幅度較大，頻率最快。當(dāng)P大于14%時，雖然碳化深度進(jìn)一步降低但是變化頻率區(qū)域平緩。在3d時，聚合物EVA為8%時，碳化深度對比未經(jīng)聚合物改性的普通混凝土，碳化深度降低10%，并且在P值最高點(diǎn)20%的時候達(dá)到最大，碳化深度最低僅為2.7。14d碳化試驗結(jié)果反應(yīng)，當(dāng)P值為14%后，雖然碳化深度仍舊降低，但總體數(shù)值趨于穩(wěn)定。當(dāng)碳化試驗進(jìn)行到28d后，P值大于14%后，碳化是深度保持一致，基本不受聚合物的摻入量的影響。

結(jié)語

聚合物EVA的摻入對于混凝土的碳化性能起到了改善作用，在碳化初期，隨聚合物的摻入量增大，混凝土的碳化性能提高很快，但是到14天后趨于平緩，28天后，混凝土的碳化性能不受超過14%摻入量的聚合物影響。所以，聚合物的摻入量應(yīng)保持在14%以內(nèi)效果最優(yōu)。

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