矿物掺合料对混凝土碳化深度的影响分析

矿物掺合料对混凝土碳化深度的影响分析

缪水富

惠州市金裕混凝土有限公司

摘要：本文主要从混凝土自身碳化深度基础理论及具体的试验论证研究入手，深度地研究了矿物质掺合料其对于混凝土自身碳化深度所产生的具体影响。从而能够为今后相关专家及学者对于这一方面的研究提供有价值的参考或者依据。

关键词：矿物；掺合料；混凝土；碳化深度；影响分析

前言

混凝土的碳化，通常指的是空气环境当中的二氧化碳（CO2）于混凝土的内部逐渐扩散开来，并与该混凝土当中氢氧化钙Ca（OH）2实现酸碱中和，致使混凝土自身碱性出现大幅度变化情况，自碱性逐渐变化成中性的环境。通过测试酚酞溶液，仔细观察酚酞的指示剂时，颜色并未改变。混凝土的碳化逐渐降低其所在保护层对于钢筋保护作用。碳化的深度达钢筋的保护层，其所在钢筋便会有生锈情况出现。

1、基础理论

混凝土的碳化基础理论为：因混凝土逐渐从碱性变化成中性的环境，使混凝土的孔内氨离子实际数量逐渐增加，并对于钢筋形成一定锈蚀的作用，最终将导致混凝土自身耐久性降低。混凝土的碳化基本理论：正常条件下在一定时间区间内逐渐扩散进入至混凝土当中二氧化碳（CO2）量为参与到碳化消耗二氧化碳（CO2）量，即为混凝土在碳化过程二氧化碳（CO2）实际质量的平衡基础原理。混凝土当中量子外而内呈现着类似于线性分布状，自高而低客观的状态，扩散的系数及混凝土的水胶化比例、碳化实际反映的速率、温湿度、外加剂、掺合料的品种、水泥、骨料砂石等。出现高温湿度状态下，依据布朗的基本运动原理，该混凝土实际扩散的速度必定为低温干燥外部环境相对较快一些。我国北方、南方地区混凝土的碳化速度，往往存在着较大差异。空气环境当中二氧化碳（CO2）实际含量也是客观存在着的，实际体积浓度占空气的0.03%左右。因此，在单纯考虑到混凝土的表面二氧化碳（CO2）实际扩散的系数及二氧化碳（CO2）实际浓度期间，便可通过该公式表示该混凝土的碳化深度。Dco2代表CO2于混凝土当中实际扩散的系数（m2/s），Xc代表混凝土实际碳化深度（m），CsCO2代表混凝土所在表面CO2实际浓度（mol/m3）。

2、试验操作研究

2.1主要材料

本次试验研究操作所使用的水泥等级为P042.5R，石子为5mm-26.5mm连续级配的碎石，级配相对较为良好。破碎的花岗岩机制砂与东江河砂实际比例为5：5。所采用的外加剂为HJSX-A型号高性能聚羧酸的减水剂。粉煤灰为Ⅱ级，矿渣粉为S95级，钢渣粉为一级，饮用的自来水作为拌和用水。

2.2具体操作验证

2.2.1在不同强度水泥等级的胶材条件下

为更好地验证强度等级不同条件下，混凝土的密实度实际差异情况，60d碳化的深度差别。本次试验研究操作主要把水泥胶材混凝土，依据C25-C50强度等级，开展合理科学地配制操作，养护的基本条件是室外同环境状态下养护，室外温度实际变化范围是15℃-26℃，其相对的湿度为30RH-50RH。细致观察60d碳化的深度情况，如图1所示，为本次试验研究结果。伴随混凝土的水胶比比例逐渐缩小，混凝土实际碳化的深度也随之降低，主要因原因在于混凝土当中微小毛细孔，通常会伴随混凝土自身强度等级逐渐提高而减少。二氧化碳（CO2）扩散通道是混凝土自身内部的毛细孔，毛细孔实际数量较少的条件下，对于混凝土自身碳化发展可起到一定控制作用。

图1在不同强度水泥等级的胶材条件下试验研究结果示图（注：单位mm）

2.2.2在掺合物及水泥胶材条件下

更改胶材内部钢渣粉、矿渣粉、粉煤灰、水泥等实际掺合量，把掺合料实际比例合理控制于30%区间，养护基本条件为室外的相同条件实施养护操作，是外部温度的变化区间为15℃-26℃，实际相对的湿度为30RH-50RH范围。细致观察60d碳化的深度情况，如图1所示，为本次试验研究结果。从中即可了解到伴随掺合料实际比例逐渐增加，该混凝土实际碳化深度也呈迅速增加趋势。在一定程度上，掺合料不同品种，所出现的碳化深度往往存在着较大差异性。若掺合了粉煤灰，则混凝土自身碳化会呈快速发展趋势；倘若掺合的是矿渣粉，其混凝土自身碳化会呈较慢的发展趋势。而出现这一情况根本原因就在于不同掺合料当中粉煤灰实际细度较粗一些，其混凝土当中存在较多毛细孔；矿渣粉实际细度较细一些，可减少毛细孔实际数量，补充混凝土内碱系统，故其碳化的发展较慢一些，钢渣粉处于二者相互间。同时，总胶材量处于恒定不变状态时，其胶材当中在掺合定量掺合料期间，其混凝土自身碳化发展相对快一些，主要是因掺入了掺合料，致使水泥实际用量减少，而混凝土当中Ca（OＨ）2实际含量必然随之减少，碳化便会呈减少趋势，混凝土实现快速的中性化发展，致使二氧化碳（CO2）于混凝土当中实现快速的扩散发展，掺合料二次水化期间，便会消耗掉一定可碳化性的物质，最终导致混凝土自身抗碳化性能逐渐降低。

图2在掺合物及水泥胶材条件下试验研究结果示图（注：单位mm）

2.2.3在表面不同介质环境条件下

择选胶材是C30水泥混凝土开展试验研究操作，针对其外表面做好涂刷养护处理，处于相对湿度在80RH条件下，60d的碳化实际发展状况，如图2所示为在表面不同介质环境条件下试验研究结果。从中即可了解到在针对混凝土的外部表面进行涂刷养护处理操作后，碳化深度逐渐降低情况较为显著，大湿度条件下混凝土实际碳化相对较快一些。这就足可表明混凝土外部介质的环境条件，其对于混凝土自身碳化来说有着一定促进或抑制作用。通过对混凝土外部表面，进行毛细孔的封闭处理，便能够尽可能地避免混凝土处于潮湿环境状态的时间，以便于碳化减少，进一步提升混凝土自身耐久性能。

图3在表面不同介质环境条件下试验研究结果示图（注：单位mm）

3、讨论

综上所述，经过以上针对强度等级不同混凝土、掺合料不同掺量、不同的介质环境条件下，混凝土自身碳化程度变化情况，开展深入的试验研究操作。通过本次试验研究，便可了解到混凝土自身碳化实际发展程度，完全是由该混凝土自身与外部的环境条件相互影响、作用之下形成的一种综合性的结果。那么，为能够防止混凝土出现较快碳化情况，相关技术工作者可从以下几个方面入手：掺合料应当尽量择选活性相对较为良好的，以实现对混凝土自身碳化发展期间所需碱性物质的有效补充；掺合料，需尽可能地择选较为良好细度的，确保混凝土自身内部的毛细孔可逐渐减少，让混凝土当中二氧化碳（CO2）实际扩散系数逐渐降低；在设计混凝土整体结构期间，强度等级应当择选在C30以上混凝土；结构施工的模板拆除之后，应当运用较高封闭性养护剂实施养护处理，便于混凝土自身碳化速度逐渐降低；潮湿环境，往往会直接影响混凝土自身碳化发展的速度，特别是处于地下水较强电解质条件，必须充分重视起来。

参考文献：

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