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铁道建筑
156
Railway Engineering
June, 2014
文章编号:1003-1995(2014)06-0156-03
裂缝宽度对混凝土碳化的影响
雷涛
(中国铁路总公司工程管理中心,北京100844)
摘要:混凝土开裂后,碳化沿裂缝向内部发展,加速了混凝土的劣化进程。采用三点加荷诱导混凝土开
裂的方式预制不同宽度的裂缝,通过研究不同宽度裂缝混凝土试件在干燥环境下碳化后裂缝处的碳化
深度及pH值变化,探讨了裂鏠宽度对混凝土碳化性能的影响。结果表明,碳化会沿着开裂混凝土的裂
銓界面向内部发展,碳化深度直达裂缝前端,且碳化深度与裂缝宽度关系不大;干燥碳化环境下,当裂缝
宽度超过0.25mm时,保护层位置处混凝土的pH值才会显著降低;建议干燥碳化环境下混凝土裂缝宽
度值效宽至0.25mm。
关键词:裂缝宽度碳化千燥环境
中图分类号:TU528文献标识码:ADO1:10.3969/j.issn.1003-1995.2014.06.45
混凝土绪构在建设和服役期问会不可避免地出现干燥环境下开裂混凝土碳化规律的研究较少。本文通
裂缝,成为有害介质(CO2,CI-,S02和水)侵人混凝过三点加荷诱导混凝土开裂,研究不同宽度裂缝混凝
土内部的通道,加速保护层混凝土的失效进程,进而降土试件在模拟环境下的碳化进程,为于燥碳化环境下
低混凝土耐久性。为了保证混凝土结构使用寿命达到混凝土结构裂缝控制提供依据。
设计要求,各国都对混凝土裂缝笕度进行了限制。
试验
碳化是影响混凝土耐久性的重要因素。研究表
明,环境湿度对混凝土碳化速率的影响系数呈“钟形”1.1原材料
分布,因此,对于环境湿度低(20%左右)的干旱环
水泥为金隅P.042.5,比表面积342m2/kg,化学
境,混凝土碳化进程放缓,在该类地区开展铁路混凝土成分见表1。细骨料为河北遵化河砂,细度模数2.8
工程建设,如果仍按标准规定的裂缝宽度0.2mm限含泥量1.9%,表观密度2610kg/m3;粗骨料为天津蓟
值进行验收,可能会对工程建设造成不必要的资源浪县5~10mm,10~20mm两级配碎石,压碎值5.4%,
费。虽然对于完好混凝土碳化的研究已经较为成含泥量0.3%,表观密度2780kg/m,紧密空隙率
熟,开裂混凝土碳化方面也有少量研究”,但对于40%;减水剂为河北金舵聚羧酸高性能减水剂。
表1水泥的化学成分
Cao
Si02
Fe O
11,0
Mgo
f-cao
Cl
(Na, O
烧失量
60.5
7
2,46
1.80
0.54
0.023
2.44
0.56
2.30
1.2配合比
1.3试验方法
为了加速试验进程,采用高水灰比混凝土,其配合
1)裂缝的模拟
比见表2。
成型100mmx100mmx400mm的棱柱体试件,
表2混凝士配合比
在需预制裂缝试件内放置2根8钢筋,标养28d后,
水泥
水
减水剂
碎石
采用三点弯曲的方法在预制裂缝试件内预埋钢筋侧制
36
180
1.9
721
1129
造裂缝,利用加力架装置控制裂缝宽度为0.1
0.2mm,0.2~0.3mm,>0.3mm和<0.1mm4种,
并保持裂缝的稳定性。利用电子设备对预制裂缝试件
收稿日期:2014-03-01;修回日期:2014-04-15
基金项目:铁道科学技术研究发展中心项月(J2013c004)
的裂缝进行扫描拓片,精确计算各试件裂缝的平均宽
作者简介:雷涛(1973-),男、陕西富平人,高级工程师,硕士
度,并对裂缝深度进行测量。
2014年第6期
雷涛:裂缝宽度对混凝土碳化的影响
2)碳化试验
pH值的变化,对混凝土裂缝区域中性化程度进行判断
将裂缝试件放入湿度为(20±3)%、二氧化碳浓和分析。
度为(20±3)%、温度为(20±2)℃的碳化箱内,试验
至规定龄期时取出,将试件两端各切除100mm,将剩2结果与讨论
下部分垂直裂缝方向劈开,使用酚酞溶液对预制裂缝2.1酚酞显色和碳化深度
试件及未损伤基准试件破型断面的碳化区域进行
将28d碳化龄期的预制裂缝试件沿垂直裂缝方
显色。
向破型。利用酚酞溶液对预制裂缝试件破型断面的碳
3)pH值测试
化区域进行显色,对破型断面裂缝区域的碳化情况进
采用6mm冲击钻沿裂缝深度方向每隔10mm钻行观测。为便于直观表达碳化区域范围,利用
取约2g粉体(见图1),采用化学滴定法测定pH值, Photoshop软件对破型断面碳化区域进行拓片,通过计
通过裂缝试件及未损伤基准试件破型断面不同区域算单位长度碳化区域面积,比较分析了预制裂缝试件
开裂侧裂缝区域距表层不同深度及开裂对侧区域距表
预制裂缝
层不同深度混凝土的碳化情况。典型断面碳化区域拓
钻样位置
片见图2,开裂侧裂缝区域与开裂对侧相应区域平均
垂直裂缝
破型断面
碳化深度测量结果见表3。
完全碳化区域
从图2可以看出,在试验控制裂缝宽度内,混凝土
一旦开裂就会沿着裂缝界面产生碳化,且碳化深度会
图1pH滴定试验取样方法
直达裂缝前端。从表3可以看出,试验控制裂缝宽度
裂缝区域
(开裂处左右各5cm)
开裂对侧区域
(a)0.37mm
(b)0.24mm
(c)0.13m
d)0.08mt
图2不同宽度裂缝混凝土试件碳化拓片