２０Ｉ８．２５科学技术创新～９９一 混凝土碳化深度的研究 张秀清 （中铁二十二局集团第四工程有限公司，天津３０１７００） 摘要：铁路混凝土碳化深度直接决定混凝土强度，而且碳化深度过大，还会导致钢筋锈蚀．钢筋混凝土构件因受拉强度不 足，使工程过早报废 、隧道内混凝土构件受混凝土质量、施工工艺和环境影响．更容易出现碳化深度过大，直抵中国铁路总公司规 定的铁路建设项目质量安全红线。为避免出现混凝土碳化深度过大，本文从原材料角度出发，分析混凝土碳化的成因，为后续工 程提供参考。 关键词：铁路；混凝土；碳化深度；原材料 中图分类号：ＴＢ３０２ １研究的意义 文献标识码：Ａ 文章编号：２０９６—４３９０（２０１ ８）２５—００９９—０２ 表１不同配合比、龄期下混凝土的碳化深度 高性能混凝土在］‘ 程中应用达到 ｒ空前的规模，混凝土巾的某些原材 料在供应＿ｌ二存在了『兀】题，质量波动较 大，甚至ｍ现不合格现象 在配合比设 计时原材料的过分理想化，忽视施丁 过程中材料质量的波动情况，导致施 Ｔ配合比与理论配合比产生过大的差 异，部分？昆凝上现场施＿Ｔ：人员同有的 错淡操作理念与方法，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 影 响丁高性能混凝土质量。对混凝土构 注：测试龄期包含标养龄期 件回弹测强，？昆凝土碳化深度会达到 ３Ｎ４ｍｍ．按照《网弹法检测混凝土抗压 强度技术规程》（ＪＧＪ １２３—２００１）附录Ａ 测区混凝土强度换算表，滏度折减近 ｌ０ＭＰａ，很难满足设计混凝土强度要 求，混凝土持续碳化叮能会导敛钢筋 锈蚀，钢筋混凝土构件凶受拉强度不 足，使‘Ｉ 过早报废。为减小混凝土碳 化深度，使混凝土真ｌ吐 具有较高的性 能，就必须重视全面质量控制，特）ｊｌＪ是 以关注． 同努力，让未来混凝土迈向 离的性能 ２混凝土碳化的成因分析 锈。 ２．２矿物掺和料掺量 粉煤灰为Ｆ类ｌ级，麟细矿渣粉为￥９５级，水胶比为０．３８ ，测 ２．１粉煤灰的硫化 掺入合格的粉煤灰主婪有两个作Ｊ１ 一是降低水化热，提高 试现场养护时限下不同矿物掺和料掺量的配合比在不同龄期 现场实测不同掺量粉煤灰、且村Ｊ同龄期 混凝土耐久性，二是滚珠效应，提高混凝土丁作性。水泥往水化 下的碳化深度详见表１．过程【｛５１生成大缱的氢氧化钙，使混凝土窄隙巾充满 饱和氢氧 的混凝土碳化深度详见罔ｌ和 ２ 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Ｆｅ：０ 和Ｆｅ，Ｏ ，称为钝化膜（碱性氧化膜）。 从表】可以得出，矿物掺和料掺基、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ｔ抗碳化性能影Ⅱ向 ２．３机制砂 有的进场粉煤灰有…股浓烈的刺鼻气味．应该是电厂脱硫 不明显。随着混凝土的龄期增长，碳化速率变缓。小净或者没有采取脱硫措施，经过吸收、巾和、氧化、结品形成 ＣａＳＯ４·２Ｈ２Ｏ，再次结品彤成钙矾 ３ＣａＯ·ＡＩ２Ｏ３·３ＣａＳＯ４·３２Ｈ２Ｏ， 机制砂颗粒尖锐，多棱角，表面粗糙，细度模数多为３．０以 机制砂的粜贞粒级配稍差，大ｒ ２．５ ｉｌｌｎｌ和 弈易致使硬化ｔ昆凝土硫化深度加大和膨胀破坏 川酚酞试剂测 Ｌ，与天然河砂卡Ｈ比，ｎｌ的颗粒偏多，导致混凝土的和易性较差．混凝土 碳化也足在测碱性．粉煤灰硫化后使混凝土的碱度降低，间接 小于０．０８ ｎｌ导 敛碳化深度过大 超过混凝：匕的保护层时， 水与空气存在 不密实。空气中ＣＯ 渗透到混凝士内，与其碱性物质发 化学 使混凝上碱度降低的过程称为混凝土 的条件下，就会使混凝土失去列钢筋的保护作川，钢筋开始生 反应后生成碳酸盐和水，一１００一科学技术创新２０１８．２５ 据设计图纸地质条件的说明，明确环境作用等级，查表使脂最低 掺量。如遇特殊情况，可以低于表中最低掺量， 表寸Ｉ说明是建 碳化，其化学反应为：Ｃａ（ＯＨ）２＋ＣＯ２＝ＣａＣＯ Ｈ ０。 ２．４减水剂 减水剂行业目前竞争较为激烈，为＿ｒ巾标压低价格。实际供 议“适宜掺馈”，但强制性的指标是附求Ｄ混凝土的耐久性指标 应中为了利益最大化，成ｌ本会不断的降低。从最早的样品与早 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 期的材料供应逐渐的降低的减水牢，也就是说，可能从早期 可。 ３０％的减水率降至标准规定的２５％、材料合格，而对混凝土ｊｆＪ水 ３３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 量的影响却是巨大的，就算增加掺量保证减水牢，但保证不ｌｒ 坍落度损失。对某工程Ｃ３０和Ｃ３５配合比试拌，记录见下表．减 数都会不同，其波动范同可能在２．２～３．２之间，甚至更大，对混 水剂保坍性极差，半小时后无１一作性，混凝土拌合物性能详见 凝土的和易性与川水量产生影响。经过多年施］ 经验．无论是 表２，拌合物实际效果详见罔３和 ４，、这样的混凝土 施１ 中 河砂还是＃ＪＬｈ￣，ｌ砂以控制 ２．６～３．０为 。 和易性差，容易 现混凝土不密实，导致２．３中捕述结果 表２混凝土拌合物性能 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ｋ距离运输的混凝土、浇筑部位 寸较大的混凝土配合比， 应作减水剂重塑试验。 配合比试配时，选代表性原材料，配制 ｍ混凝土，坍落度经时损失之后满足施Ｔ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 剂掺最，建立减水剂掺量与所提高的流动性关系。施＿１ 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 的。 ３．５施７－．ｌｆ￣合比的渊整 混凝 ｔ是由多种材料组合而成的，尤论 是加 材料或非加＿Ｉ 材料性能受各种 素 的影响，产品性能也不可能｝及其稳定，Ｉ夫Ｊ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ｔ昆凝土质 量下降，应预 一定的安全性系数，且混凝 图３出机时混凝土状态 ２．５配合比设计 图４半小时后混凝土状态 土便－Ｆ施Ｔ ，抗卜扰性强， 产成小相埘较 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 配合比的设计实际上是比较复杂的，许不是使用样品原材 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 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 技术与价值混凝土相匹配 ，过去十年问在黑龙江、北京、河北、 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 山西、贵州、江西等地积累数据并应Ｈ】，通过配合比成本理论确 考虑原材料质量波动的因素，这些闲素对混凝土丁作性能、力 定胶材比、减胶比、砂率和级 比，再通过体积增量模型将整个 学性能，甚至耐久性造成不同程度影响。夼则，再完美的配合比 配合比设计串联，形成完整体系，使混凝土具有较高的１＿作性 也只能算是室内以供观赏的展览品，无法在 程中得到实施。 能，强度和耐久性既满足设计 求，义与原配合比设计等同，生 ２．６外界环境影响 一产成本也达到了最低 ４结论 般桥梁地段混凝上碳化深度小大，仳隧道 的衬砌混凝 土，环境巾的ＣＯ 含量常年处ｆ较高水平，碳化深度加大，降低 ４．１必要的原材料质 控制，适当的选择矿物掺合料掺量 混凝上抗弯拉性能。 ｌ 特殊情况下，以满足耐久性指标为原则，矿物掺合料低掺墙 ３改善混凝土碳化深度的措施 能降低混凝土碳化深度 ３．１全 质量控制 ４．２控制砂细度模数和减水剂质量，使混凝土具有良好的＿ｒ 认真执行有火规范和有关技术规定，把好原材料质量检测 作性和密实性，阻挡ＣＯ 侵入降低混凝土碳化深度。 关，严格控制施 Ｉ 的每道Ｔ序，以保证混凝土具有良好的匀质 ４．３受气候和原材料质量波动影响，配合比不是一成不变 性与体积的稳定性．不论混凝土强度高低均应在所使』｛｛的环境 的，合理的调整施Ｔ配合比，利用前人的研究成果并结合实际 下是耐久性的。 情况应用。 参考文献 ３．２控制矿物掺合料掺量 全 各地原材料资源差异较大，边界地区或旅游城市矿物 …１中华人民共和国铁道部，申铁三局集团有限公司．ＴＢ １０４２４— 掺合料很少，Ｈ质量不高，但价格较高，对高性能混凝土 青， ２０１０铁路混凝土工程施工质量验收标准Ｉｓ１．北京：中国铁道出 矿物掺合料不掺义不行，耐久性中的抗渗和电通量指标不能满 版社．２０１３：２５—４１． 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 【２ｊ周志涛．高性能混凝土的制备方法：中国，２０１Ｏｌ０５３３ｌ１７．８ ＩＰ１． 混凝上１一程施 质量验收标准》（－ｒＢ ｌ０４２４—２０１０）情况下…，根 ２０ｌ１－０５－ｌ８．
