對部分粉煤灰混凝土的碳化及鋼筋銹蝕的調研

時間：2014-05-13 09:54:15

作者：世邦機器

粉煤灰作為混凝土的混合材料，自1938年頭批在國外工程中使用開始，由于專業工程技術人員對摻粉煤灰混凝土的耐久性極為關注。粉煤灰磨機是粉煤灰粉磨設備的一種。現以黃河上早期建設的某大型水利樞紐工程為例（該工程摻用粉煤灰的混凝土量約為130萬m3，粉煤灰用量達35400t，節約水泥26600t)，從混凝土抗碳化能力和鋼筋的鎊蝕作用兩方面，調查了混凝土摻粉煤灰后對其碳化深度的影響以及是否會因此減弱或失去對鋼筋的保護作用而導致鋼筋的鎊蝕？降低混凝土的使用壽命等問題。

混凝土的碳化

1.混凝土的碳化

混凝土的碳化之所以不僅成為其耐久性的一項重要指標而且使工程技術人員感到不安，主要由于三個問題：

（1）混凝土碳化后在其表面發現網狀發絲裂紋；

（2）碳化收縮作用可高達混凝土總收縮量的1/3，使混凝土表面產生拉應力，而出現微裂紋，降低混凝土抗拉、抗折強度及抗滲能力；

（3）混凝土碳化作用，降低水泥漿體膠孔溶液的堿度，當混凝土中pH值即氫離子指數降低到一定程度后，鋼筋鈍化膜失去了存在的條件，也就失去了抵抗銹蝕的屏障。前兩個問題雖然很重要，但不如第三個問題――鋼筋銹蝕那樣令人棘手。而粉煤灰的作用會造成水泥漿體堿度降低，加快混凝土的碳化速度。

2.碳化深度的調查結果

（1）同一結構物混凝土，在水泥品種一定，環境條件和施工水平大體相同的情況下，碳化深度隨水灰比以及粉煤灰摻量的增加而有所增加。

（2）當水灰比較小，粉煤灰摻量較少，而混凝土環境條件和施工質量都較好時，碳化深度甚微。

（3）在礦渣水泥中，采用大水灰比和大摻量粉煤灰，而施工質量和混凝土環境條件又較差的混凝土，其碳化深度較大。

（4）在水灰比為0.5〜0.55，粉煤灰摻量不大于30%和一般施工水平的情況下，使用了15～17a左右的混凝土結構物，其混凝土的平均碳化深度約為20mm左右。

3、混凝土的碳化速度

從混凝土結構物實測碳化深度結果可以看出，影響碳化深度的因素：水灰比、粉煤灰摻量、水泥品種、混凝土的施工質量、表面處理情況和環境條件，這與國內外對碳化的試驗及研究結果是基本一致的。在不利的情況下，即粉煤灰摻量40%，水灰比0.80的序號10混凝土，其平均碳化深度為32.4mm，以上結構物僅使用了20a左右，50a乃至100a以后，結構物混凝土的碳化深度有多大？國內外許多學者對碳化速度，即碳化深度隨時間的變化規律進行了大量的試驗研究，提出了碳化深度d與時間f的關系式，一般認為碳化深度d是時間t的冪函數，且冪指數小于1，即“d=Kt0.5，其中d為平均碳化深度；t為混凝土結構物暴露時間，K為取決于混凝土質量（如水灰比、粉煤灰摻量、施工質量）和環境條件有關的系數。利用該公式進行推算表明，20a的混凝土碳化深度為33.1mm，混凝土碳化深度增加2〜3倍的時間需100〜200a，換句話說，即使以序號10的混凝土作為基點，碳化深度接近或達到8～15cm(水工鋼筋混凝土的保護層厚度），亦需要200a以上，在其他條件下，達到上述碳化深度則需要吏長的時間，就碳化而言，本工程混凝土還保持著青春的活力。