矿渣 和粉煤灰 混凝 土抗碳 化性能 的试验 研究 冰 陈锡 容 ，王立华 ，刘 佳 (广 东省 水if,4水 电科 学研 究 院 ，广 东省水if,1重 点科研 基 地 ，广 东 广 州 510635) 摘 要 ：矿渣 和粉 煤灰作为掺合料在 混凝土 中的应 用 日益普及 ，掺 量也不断提 高，尤其在硫 酸盐 、氯 离子和 海水侵蚀环 境的 混凝 土 中，矿渣粉和粉煤灰是 不可或缺的重要组 分。试验研 究表明 ，延 长养护 时间有利 于减 小混凝土碳 化深度 ，提 高混凝 土的抗碳化能 力；掺入矿渣 和粉 煤灰会增 大混凝 土碳 化深度 ，降低其抗碳 化能力。 关键字 ：矿渣 ；粉煤灰 ；混凝 土碳化 中图分 类号 ：TV431 文献标识码 ：A 文章编号 ：1008一O112(2012)06—0036—04 通常说 的碳化 ，主要是指混凝土的碳化 ，它是水 泥石 中的水化产物与周 围环境 中的二氧化碳作 用 ，生 成碳 酸盐 与其 他 物质 的现 象 。碳 化 将 使 混 凝 土 的 内部 结构及组织发生变化 ，是引发水工建筑 物钢筋混凝土 中钢筋锈蚀的重要 因素 ，也是 降低水利 、水 资源工程 混凝 土耐久性的主要因素 J。 混凝土内部的碱性较高 ，在水泥凝 结硬化 的过程 中 ，pH值 达 到 了 13．5～13．8，硬 化 混 凝 土 中液 相 的 pH值一般在 12．5以上 。如此之高的碱性是可 以使其 内部的钢筋表面保持钝化状态的。 但是 ，大气 中 的 CO 、SO，等酸性 的物质与混 凝 土内的 ca(OH)，发生 中和反应后 ，结 果使混凝 土的 pH值 由原来的碱性 (液相 12．5、固相 13．5～l3．8)逐 渐降低到 pH只有 9左右 ，几近中性 的 pH=7。 研究表明 ，当混 凝 土 的 pH 值 由 12．5以上 降到 l1．8以下 时 ，隐埋在 混凝 土 内 的混 凝 表 面 钝 化 薄膜 就 被 破坏 失 效 ，使 钢筋 表 面 变 为 活 化状 态 或 者处 于活 化 作 用之 中 。在 此情 况 下 ，当空 气 中的 O 、CO 通 过混 凝土内的孑L隙扩散到钢筋 的表面时 ，就会发 生锈蚀。 钢筋锈蚀后 ，锈蚀产生 的体积 比原来钢筋 的体积要膨 胀 2～4倍 ，从而对钢筋周 围的混凝土产生相应的膨胀 应 力。锈 蚀 越严 重 ，铁 锈 就 越 多 ，相 应 膨 胀 应 力也 越 大 ，膨胀应力达到和超过混凝土极 限强度时就会导致 混凝土开裂并沿钢筋形成裂缝。裂缝 的产生 已使水和 CO，沿缝进入混凝土 内，从而加速 了碳化和钢筋 的锈 蚀。如此恶性循环 ，其结果将带来穿堤建筑物结构外 部混凝土大量剥落及钢筋截面积缩小 ，最终 降低建筑 物承载力与稳定性 ，影响结构物 的安全 。为此 ，抵抗 和防止碳化 ，使 混凝土钢筋 处于钝 化状态 ，或者说 ， 尽量 保持 混凝 土原 本 的碱 性 而 不 被 中性 。可 见 ，混 凝 土的抗 碳 化 性 对 混凝 土结 构 的 耐 久性 是 非 常 重 要 的 。为 了改善混凝土的性 能和利废 等 目的 ，矿渣和粉 煤灰作为掺合料在混凝土 中的应用 日益普及 ，掺量也 不断提高 J，尤其在硫酸盐 、氯离子和海水侵蚀环境 的混凝土中，掺合料是不可或缺 的重要组分 。 。本 文 就 大掺 量粉 煤灰 和 矿 渣 混 凝 土 的碳 化 性 能 进行 了 系 统 的研究 。 1 混凝 土碳 化性 能试 验 方法 在正常的大气 中，CO 即碳酸气与混凝土 中的碱 性 物 质 的相互 作 用是 一个 很 复杂 多相 物理 化 学过 程 。 由于空气 中 CO，的浓 度 很 低 (一 般 情 况 下 ，其 体 积浓 度 约 为 0．03％ ，在 工 业 区可 能 稍 高 )， 因而 ，混 凝 土 的碳化 的发 展 常 常是 一 个 非 常 缓 慢 而 又漫 长 的过 程 。对 密 实性 较 好 的混 凝 土 来 说 ，其 保 护 层 为 20mm 时 ，要完全碳化透 ，常常需要数十年才 能完成 ；而不 密实的混凝土则可 能 1～2a，或几年就 可使 混凝土 的 钢 筋保 护 层 全 碳 化 。 因 而 ，为 了 研 究 混 凝 土 的 碳 化 ， 除了建立 自然曝晒场 ，在大气 中实测混凝 土的碳 化情 况 ，即进 行 自然碳 化 试 验 外 ，还 可 以在 实 验 室 内采 用 人工 快速 碳化 的方 法来 研 究 ，使 之 能 在 较 短 的时 间 内 得到 所需 要 的结 果 。 国内外采 用 的 混 凝 土 快 速 碳 化 的 试 验 方 法 很 多 ， 至今 尚没有一个统一 的国际标准 。在我国 ，近 10多年

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