探究自然环境中覆膜养护时间对钢筋混凝土碳化性能的影响

探究自然环境中覆膜养护时间对钢筋混凝土碳化性能的影响

阚阳，史永红

江苏双龙集团，江苏 南京 211100

摘要：为探究在自然环境中覆膜养护龄期对钢筋混凝土实体碳化性能的影响，选取施工现场浇筑试验柱，测试其在自然环境中不同覆膜养护时间的碳化性能并探究二者之间的关系。试验结果显示，在自然环境中增加混凝土结构的覆膜养护的时间可有效提高混凝土抗碳化性能。

关键词：钢筋混凝土；覆膜养护；龄期；碳化性能

0 引言

钢筋混凝土结构在刚浇筑成型时，由于水泥的水化反应，在结构内部产生大量的碱性产物Ca(OH)2并填充在结构的空隙中，同时Ca(OH)2会扩散至钢筋表面，与钢筋中的Fe3+和Fe2+生成难溶物Fe2O3和Fe3O4附着在钢筋表面形成一层具有良好保护作用的膜结构，而这层膜结构的存在可以有效的阻断钢筋的锈蚀反应。而随着时间推移，自然环境中的 CO2会逐渐从大气中扩散至混凝土内部与填充在空隙中的Ca(OH)2发生反应进而生成碳酸盐和水，使得结构内部的碱性产物质减少，这个过程导致混凝土的碱性降低[1]。由于混凝土中碱性产物减少，削弱了由于碱性物质而生成的钝化膜的保护作用，进而使得钢筋更易发生锈蚀，导致结构失稳。因此对混凝土抗碳化性能进行深入研究与分析是评估混凝土结构耐久性能的重要内容之一，也是寻找保证混凝土结构稳定方法的重要步骤[2-6]。

影响混凝土碳化性能的因素是多方面的，环境、材料等均可能对其造成影响目前众多关于混凝土碳化性能的研究主要建立在实验室条件下，而在自然条件下对混凝土碳化性能进行研究由于影响因素复杂，研究起来困难，因此研究并不深入。在实际工程中，混凝土结构的碳化性能受养护的影响很大，包括养护与否、养护方式和养护时间等，但这方面的影响经常被忽视，许多工程在混凝土浇筑后只进行短时间养护或不养护，混凝土结构在缺少养护时虽然其强度依然能够满足设计要求，但会导致其碳化深度过大。针对上述问题，依托在建项目的便利性开展试验，在施工现场的自然环境条件下进行不同覆膜养护龄期对钢筋混凝土结构碳化性能影响的实验，进一步分析不同的覆膜龄期与钢筋混凝土结构碳化性能之间的关系。

1 试验

1.1 试验原材料

水泥：P.O 42.5，产自安徽铁鹏水泥有限公司，粉煤灰：I级粉煤灰，产自南京华能电厂，矿粉：S95级矿粉，产自安徽长江精细硅粉有限责任公司。细骨料：机制砂和细砂掺配的细度模数为2.3~3.0的中砂。粗骨料：5~31.5mm连续级配船运碎石。外加剂：聚羧酸减水剂Point-200S，产自浙江建研科之杰新材料有限公司，拌合用水：饮用水。

1.2 配合比

现场选取的试验柱均由C40等级混凝土浇筑，使用同一配合比，在浇筑时保证入模坍落度稳定在180±20mm。

表1 试验方柱混凝土配比

1.3 试验方法

试验采用相同材料、相同配合比及相同环境的钢筋混凝土结构。为满足上述要求，将材料、环境和施工等因素的影响降至最低，选取施工现场同一楼层同一时段浇筑的4.6m×1.1m×1.3m实体方柱构件作为试验对象。在构件同时拆模后用薄膜包裹柱体，排出薄膜内多余气体并用胶带封闭薄膜28d（图1）。方柱四面分别覆膜养护7d、14d、28d、60d，在到达养护时间后拆除薄膜并继续用胶带将薄膜封闭（图2）。由于柱体浇筑3d后拆模板，试验最短的覆膜龄期为7d，故首次拆薄膜时间为浇筑龄期的第10d，并选择该龄期测定试验柱碳化深度的初始值，因此本次试验的整个过程中需要分别测定方柱10d、28d、60d、90d龄期拆模面的碳化深度值。为使试验数据更具代表性，此次试验选取三根方柱作为试验对象，另选取一根方柱不做覆膜处理作为试验空白样（以下简称为“空白样”）。在比较空白样与不同覆膜时间的柱体的碳化深度之后，可探究覆膜时间长短对柱体碳化性能的影响。

  图1 拆模后柱体覆膜              图2 14d薄膜拆除

2  试验结果与分析

2.1 试验结果

分别记录四根方柱在浇筑龄期到达10d、28d、60d、90d时测定覆膜养护7d、14d、28d、60d柱面的碳化深度，将数值汇总成表并绘制成折线图，横坐标为浇筑龄期（d）、纵坐标为碳化深度（mm）。

表2 空白样的碳化深度

表3 柱(1)不同覆膜养护龄期的碳化深度

表4 柱(2)不同覆膜养护龄期的碳化深度

表5 柱(3)不同覆膜养护龄期的碳化深度

2.2试验分析

由数据看出碳化深度的增长量与浇筑龄期和覆膜时间有明显的关系。处在自然环境中，钢筋混凝土的柱体碳化深度会随着浇筑龄期的增加逐渐增大，在延长覆膜养护的时间之后，其浇筑龄期第90d的碳化深度的会随之减小。当浇筑龄期到达10d时，空白样的碳化深度已达到0.5mm，此时三根柱体覆膜养护为7d的柱面碳化深度均为0.0mm。当浇筑龄期到达90d时空白样的碳化深度已达到3.5mm，而此时三根柱体只覆膜养护7d的柱面碳化深度均到达2.0mm，覆膜养护14d的柱面碳化深度在1~2.0mm之间，覆膜养护28d的柱面碳化深度在0.0~1.0mm之间，而覆膜养护60d的柱面碳化深度均为0.0mm，由此可见随着覆膜时间的增长，混凝土试件表面碳化深度明显降低，通过延长试件覆膜养护时间，可有效的增加钢筋混凝土构件的抗碳化性能。

3 结论

（1）钢筋混凝土构件碳化深度会随着浇筑龄期的增加，浇筑龄期90d时，覆膜养护7d的柱面碳化深度最大值为2.0mm。覆膜养护60d的柱面碳化深度为0.0mm。

（2）随着覆膜时间的增加可以有效的增加钢筋混凝土构件的抗碳化性能。

（3）在工程施工过程中，可通过覆膜的方法来降低钢筋混凝土实体构件的碳化深度，防止混凝土碳化而引起的钢筋锈蚀而导致导致结构失稳，有效的保障工程质量。

参考文献

[1]张旭辉,刘博文.不同温度和强度影响下混凝土碳化性能.试验研究[J].建筑结构,2020,24:110-115.

[2]肖佳,勾成福.混凝土碳化研究综述[J].混凝土,2010(1):40-44,52．

[3]吴建华,张亚梅.混凝土碳化模型和试验方法综述及建议[J].混凝土与水泥制品,2008(6):l-7．

[4]李晟文,李果.矿物掺合料自密实混凝土碳化性能试验[J].建筑结构,2018,48(s2):664-666．

[5]孙彬,毛诗洋,王景贤,等.长观试件混凝土自然碳化与加速碳化的相关性试验研究[J].建筑结构,2019,49(9):111-114,70．

[6]王建超,张晓芳,周静海,等.基于分形理论的废弃纤维再生混凝土碳化深度模型[J].建筑结构,2019,49(13):137-141.