吳向宇

（河北建筑工程學(xué)院，張家口 河北 075000）

概述

今天我國(guó)橋梁設(shè)計(jì)使用年限一般為100年，但是橋面混凝土的設(shè)計(jì)使用年限基本很低，加上我國(guó)特殊原因，如環(huán)境影響、維護(hù)方式、疲勞破壞以及超載破壞等，使橋面混凝土的返修率一直居高不下，造成了大量的資源浪費(fèi)及交通擁堵問(wèn)題?；炷两Y(jié)構(gòu)耐久性的損傷造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，其中原因復(fù)雜。但是鋼筋銹蝕一直是其中最主要原因。在一般大氣環(huán)境下，碳化是鋼筋銹蝕的前提條件。

混凝土的碳化過(guò)程是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的長(zhǎng)期的過(guò)程，即涉及到物理構(gòu)造，又涉及到化學(xué)反應(yīng)，水灰比、水泥的用量和品種、養(yǎng)護(hù)條件和養(yǎng)護(hù)時(shí)間、環(huán)境溫度、相對(duì)濕度、二氧化碳濃度、混凝土結(jié)構(gòu)孔隙率和密實(shí)度、外加劑和摻合料的用量及種類等等均會(huì)對(duì)混凝土的碳化性能起到影響。

表1 混凝土試驗(yàn)配合比表

表2 碳化試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

混凝土的碳化速度取決于CO2的擴(kuò)散速度和CO2與混凝土成分的化學(xué)反應(yīng)。CO2的擴(kuò)散收氣體濃度、環(huán)境的溫度濕度、混凝土密實(shí)度和混凝土含濕狀態(tài)等因素影響；碳化反應(yīng)則與混凝土中可碳化物質(zhì)含量、水化產(chǎn)物的形態(tài)和環(huán)境溫度濕度有關(guān)。這些因素可歸結(jié)為混凝土自身內(nèi)部因素和環(huán)境相關(guān)的外部因素。與水灰比、養(yǎng)護(hù)時(shí)間、養(yǎng)護(hù)條件、施工質(zhì)量等相關(guān)的混凝土密實(shí)度越密實(shí)，混凝土構(gòu)件越不容易被碳化。水灰比則影響毛細(xì)孔的尺寸和可碳化物質(zhì)含量，水灰比越大碳化速度越快。水泥用量影響水泥石中可碳化物質(zhì)含量，用量越大，混凝土中堿的成分越高，越不容易被碳化。養(yǎng)護(hù)條件和養(yǎng)護(hù)時(shí)間影響水泥的水化程度，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)時(shí)間越長(zhǎng)，混凝土越不容易被碳化。一般 CO2的濃度的平方根與碳化速度成正比。相對(duì)濕度教高時(shí)，水阻塞住了空氣中CO2的擴(kuò)散，單單CO2濃度的提高并不能簡(jiǎn)單的提高混凝土的碳化速度。溫度可以影響到氣體的擴(kuò)散速度、碳化反應(yīng)和離子的遷移速度。碳化反應(yīng)要以CO2和Ca（COH）2的溶解為前提，溫度對(duì)于CO2、Ca（COH）2和CaCO3的溶解度也有很大影響。

本次試驗(yàn)設(shè)計(jì)通過(guò)聚合物EVA改性的方式，使輕型橋面混凝土的密實(shí)度提高，改善混凝土內(nèi)部孔隙率，降低混凝土的碳化性能影響，增強(qiáng)混凝土的耐久性。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 試驗(yàn)原料

水泥：河北省張家口市張北縣產(chǎn)，PO32.5級(jí)水泥，指標(biāo)符合國(guó)標(biāo)GB1752-1999；

細(xì)骨料：標(biāo)準(zhǔn)砂4號(hào)，細(xì)度模數(shù)3.2;標(biāo)準(zhǔn)砂6號(hào)，細(xì)度模數(shù)2.9，級(jí)配1:1.2；

粗骨料：天津市武清區(qū)旺泰建材廠產(chǎn)輕型陶粒，粒徑5～40mm,三級(jí)級(jí)配1:1:1；

粉煤灰：張家口市熱電廠Ⅱ級(jí)粉煤灰；

外加劑：山東濟(jì)南鑫越化工主營(yíng)k12十二烷基硫酸鈉混凝土引泡劑、萘系高效減水劑、AL2（OH）3等。

1.2 試驗(yàn)配合比

1.3 試驗(yàn)方法

《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法》GB/T50082-2009

混凝土試件制作以100*100*400mm棱柱體試塊制作，高寬比不小于3，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)28天，試驗(yàn)前2天從標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室取出，放入60℃烘箱烘烤48小時(shí)。經(jīng)烘干才處理后的試件除留一個(gè)側(cè)面外，其它側(cè)面全用石蠟密封。側(cè)面用鉛筆以10mm為單位畫(huà)出測(cè)量碳化深度控制線及預(yù)設(shè)測(cè)量點(diǎn)。碳化3、7、14及28天破型以測(cè)定碳化深度。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

聚合物EVA的摻入對(duì)于混凝土的碳化性能有很大的改善，當(dāng)P大于8%時(shí)，碳化深度降低幅度較大，頻率最快。當(dāng)P大于14%時(shí)，雖然碳化深度進(jìn)一步降低但是變化頻率區(qū)域平緩。在3d時(shí)，聚合物EVA為8%時(shí)，碳化深度對(duì)比未經(jīng)聚合物改性的普通混凝土，碳化深度降低10%，并且在P值最高點(diǎn)20%的時(shí)候達(dá)到最大，碳化深度最低僅為2.7。14d碳化試驗(yàn)結(jié)果反應(yīng)，當(dāng)P值為14%后，雖然碳化深度仍舊降低，但總體數(shù)值趨于穩(wěn)定。當(dāng)碳化試驗(yàn)進(jìn)行到28d后，P值大于14%后，碳化是深度保持一致，基本不受聚合物的摻入量的影響。

結(jié)語(yǔ)

聚合物EVA的摻入對(duì)于混凝土的碳化性能起到了改善作用，在碳化初期，隨聚合物的摻入量增大，混凝土的碳化性能提高很快，但是到14天后趨于平緩，28天后，混凝土的碳化性能不受超過(guò)14%摻入量的聚合物影響。所以，聚合物的摻入量應(yīng)保持在14%以內(nèi)效果最優(yōu)。

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[3]曹成，劉家彬.聚丙烯對(duì)混凝土動(dòng)力學(xué)特性的影響[J].混凝土，2000（05）.