對(duì)部分粉煤灰混凝土的碳化及鋼筋銹蝕的調(diào)研

粉煤灰作為混凝土的混合材料，自1938年頭批在國(guó)外工程中使用開始，由于專業(yè)工程技術(shù)人員對(duì)摻粉煤灰混凝土的耐久性極為關(guān)注。粉煤灰磨機(jī)是粉煤灰粉磨設(shè)備的一種?，F(xiàn)以黃河上早期建設(shè)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(wàn)m3，粉煤灰用量達(dá)35400t，節(jié)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(diào)查了混凝土摻粉煤灰后對(duì)其碳化深度的影響以及是否會(huì)因此減弱或失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用而導(dǎo)致鋼筋的鎊蝕？降低混凝土的使用壽命等問(wèn)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(xiàng)重要指標(biāo)而且使工程技術(shù)人員感到不安，主要由于三個(gè)問(wèn)題：

（1）混凝土碳化后在其表面發(fā)現(xiàn)網(wǎng)狀發(fā)絲裂紋；

（2）碳化收縮作用可高達(dá)混凝土總收縮量的1/3，使混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，而出現(xiàn)微裂紋，降低混凝土抗拉、抗折強(qiáng)度及抗?jié)B能力；

（3）混凝土碳化作用，降低水泥漿體膠孔溶液的堿度，當(dāng)混凝土中pH值即氫離子指數(shù)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(gè)問(wèn)題雖然很重要，但不如第三個(gè)問(wèn)題――鋼筋銹蝕那樣令人棘手。而粉煤灰的作用會(huì)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(diào)查結(jié)果

（1）同一結(jié)構(gòu)物混凝土，在水泥品種一定，環(huán)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(dāng)水灰比較小，粉煤灰摻量較少，而混凝土環(huán)境條件和施工質(zhì)量都較好時(shí)，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(zhì)量和混凝土環(huán)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)物實(shí)測(cè)碳化深度結(jié)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(zhì)量、表面處理情況和環(huán)境條件，這與國(guó)內(nèi)外對(duì)碳化的試驗(yàn)及研究結(jié)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(hào)10混凝土，其平均碳化深度為32.4mm，以上結(jié)構(gòu)物僅使用了20a左右，50a乃至100a以后，結(jié)構(gòu)物混凝土的碳化深度有多大？國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)碳化速度，即碳化深度隨時(shí)間的變化規(guī)律進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，提出了碳化深度d與時(shí)間f的關(guān)系式，一般認(rèn)為碳化深度d是時(shí)間t的冪函數(shù)，且冪指數(shù)小于1，即“d=Kt0.5，其中d為平均碳化深度；t為混凝土結(jié)構(gòu)物暴露時(shí)間，K為取決于混凝土質(zhì)量（如水灰比、粉煤灰摻量、施工質(zhì)量）和環(huán)境條件有關(guān)的系數(shù)。利用該公式進(jìn)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(shí)間需100〜200a，換句話說(shuō)，即使以序號(hào)10的混凝土作為基點(diǎn)，碳化深度接近或達(dá)到8～15cm(水工鋼筋混凝土的保護(hù)層厚度），亦需要200a以上，在其他條件下，達(dá)到上述碳化深度則需要吏長(zhǎng)的時(shí)間，就碳化而言，本工程混凝土還保持著青春的活力。

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