（） 于水灰 比模 型 的碳 化深 度计 算 １ 基
ｘ Ｙ】 ， （２ １ 一 ．） ／ ＝ Ｙ Ｙ １． ３ ２ ＼ ３
二 ． ×１ １ ． × （２ １ ． ） 面 ０ ７ ． ×０ ８ １ ． ×３ ２ × ＝ ． （ｔ ８５Ｉ ） ｎ ｏ
扩 散理 论 建 立 的模 型 ；② 基 于 碳化 试 验 建 立 的经验 模
的抗渗 和 耐久性 能 。
混 凝 土抗 压 强 度 作 为反 映 混凝 土 力 学性 能 的 一个 重 要 指标 ， 综 合 反 映 了各种 因素 （ 灰 比、 它 水 水泥 品种 、
３ 混凝土碳化速度影响因素 ． ２
水 施 养 对 混凝 土碳化 速度 的影 响 因素是 多 方面 ，环 境 因素 ， 骨 料 品种 、 泥 用 量 、 工质 量 、 护 条件 等 ） 混 凝 土 混凝土 的品质 以及设 计施 工 因素都对 碳化 速度 有影 响 。 品质 的影 响。 因此 ， 以混 凝 土抗压 强度 为主 要参数 ， 立 建 邸小坛提 出的碳化 深度 公 （） 境 影响 ： 气 中 ｃ 度 越 高 ， 化 速度 越 快 ； 碳 化预 测模 型更 具实 际意 义 。 １ 环 空 ０浓 碳
加快 。
某工业 建筑 结构检 测 时 已使用 了 １ ，使 用水 泥 ６年
为 ４ ５号普通 硅 酸 盐水 泥 ， 灰 比为 ０ ５ ， 凝 土强 度 ２ 水 ． ５混 测 得 为 ３ Ｍ ａ 经 混 凝 土 碳 化 深度 测 试 ， 凝 土 碳 化 平 ０ｐ ， 混
均深 度为 ７ ２ｍ 。为 了对 比， ． ｍ 下面分 别用 以上 两经验 模
题沿 时 间坐 标轴 展开 ， 使新 设计 的结 构可 靠性 在规 定 的 目标 使用 期 内不 低 于规范要 求 ， 即无 需花 费大 量 的资金 维修 与加 固 。 目前工 程设计 人 员对混凝 土 结构耐 久性 设 计意 识不 强 的情况 在 国内外普遍 存 在 。但是 ， 随着 时 间
材料研究与探讨
广东建材 ２１ 年第 ７ ０２ 期
混凝 土结 构耐久性 原 因分 析
邱潮龙 ［ 中建长通 （ 福州） 品混凝土有 限公司］ 商
摘 要 ：对混凝土结构耐久性损伤产生的原因及损伤类型进行了分类研究， 认为混凝土结构损伤是
从混凝土碳化开始， 因此 ， 深入分析了混凝土 碳化 的机 理及影 响因素 ， 同时对 混凝土碳化深度 的经验 模型进行了计算和对 比分析。
３ ａ Ｏ＋ Ｓ ０＋ Ｈ０ Ｃ Ｃ ３２ ￣ ２６ ２
凝 土 自身 的一些缺 陷 ， 如在 混凝 土 内部存 在 的气 泡 或毛 细孔 隙 。当混凝 土 中的碱含 量过 高 时 ， 泥 中的碱 与活 水 性集料 发 生反应 ，即在混凝 土 中产 生碱 一集料 反 应 ， 导 致混 凝 土膨 胀 开裂 ， 裂缝 的 出现 与 发 展 ， 剧 内部 钢筋 加
锈蚀 。混凝 土 结构耐 久性 损伤 的外 部 因素 ， 包括 空气 中
Ｃ （Ｈ ２ＨＣ ３一 Ｃ Ｃ ３２ ２ （ ２ ａ Ｏ ）＋ ｚＯ ａ Ｏ＋ Ｈ０ 式 ）
３ ａ ・ Ｓ Ｏ ・ Ｈ ０ ＋ Ｈ Ｃ ３— Ｃ Ｏ ２ ｉ ２３ ２ ３ ２Ｏ
二氧 化 碳 的含 量 、 度 和湿 度 ， 温 以及 与 酸碱 环 境相 关 的
（） 计施 工 因素影 响 ： 凝士 施 工质量 对 混凝 土 的 ３ 设 混
４ 工程算例与模型对比分析 ． ３
品质 有 很 大影 响 ， 掀 土 浇注 施 工 质量 好 ， 凝 土 密 实 混 混 性好 ， 强度 就 高 ， 碳化 能力就 强 ； 混凝土 早 期养 护不 抗 若 良， 水泥 水化不 充分 ， 使表 层混 凝 土渗 透性 增 大 ， 化将 碳
＝ ． （ｍ ７４ｍ ）
４ 碳化深度经验模型 ． ２
根据 考虑 因素 不 同， 混凝 土碳 化 深度 的经 验模 型 也 不 同 ， 用 的模 型有 以下 两种 。 常
由此 可见 ， 基于 水灰 比经验 模 型所 得混 凝土 碳化 深
度 计 算值 为 ８ ５ｍ 由基 于 抗压 强 度经 验 模 型得 到 的碳 ．ｍ ，
ｆ
，
ａ
ｎ 。
（
０ ）
（ ） 式６
混凝 士 抗压 强度 标准 值 （Ｐ ） ａ 养护 条 件 Ｍ ａ ； 为
快速试 验 条件下 ， 矿渣 水 泥混凝 土 比同一水 灰 比的普通 修 正 系数 ； 为水 泥 品种修 正 系数 ， ｎ 普通 硅酸 盐水 泥 取 水泥 混 凝土 碳化 速 度快 １ ％ ０ ； 泥用 量 越 大 ， ０ ￣２ ％ 水 混凝 １ ０ 矿 渣水 泥取 １ ３ ａ． 境条件 下修 正系 数 。 ．， ．； 环 士 强度 越 高 ， 碳化 速度 越慢 。 其
／ １ １ １ 、
ｘ Ｙ Ｙ （ ． 一． １ ＝ Ｙ ．１ １ ３２ ＼ ２ ／
一 ＼ ／
（ ５ 式 ）
综合 指标判 定 的结果 ， 因此 ， 实测更 为接 近 。 与
Ｙ 为水泥 品种 影 响系 数 ， 渣 水 泥取 １０ 普 通水 矿 ．， 泥 ０５ ． ； 粉煤 灰影 响 系数 ， 入量 小 于 １％ ． ～作用等 。
２ Ｏ・ Ｏ ￣ Ｈ ０ ＋ Ｈ２Ｏ３— Ｃａ Ｓｉ ２ ４ ２ ２ Ｃ
（ ３ 式 ）
２ Ｃ ３２ Ｏ＋ Ｈ０ Ｃａ Ｏ ＋ Ｓｉ ２ ６ ２
２ 耐久性损伤的类型 ． ２
（ ４ 式 ）
一
２ 一 ４
广东建材 ２１ 年第７ ０２ 期
型 ； 基 于扩 散理 论与试 验 结果 的碳化 模 型 。 由于经验 ③ 模 型适 用 广 泛方 便 ，因此 下 面 将对 经 验 模 型做 对 比分
析。
（ 基 于抗 压强度 模 型 的碳 化深 度计算 ２ ）
ｎ 。 ａ 。
（ ＿０ １） ＿
＿４１ ．× ＿０ ２×． ７（ １ ） ＿ ００ ． Ｘ７
的增 加 ， 凝 土结构 进入 维修 、 固阶段 ， 混 加 混凝 土 耐久性 问题 变得 更加 的严 峻 ， 关混凝 土 结构 的耐 久性 问题 已 有 经 引起 了 国 内外学 术界和 工程 界 的重视 。因此 ， 混凝 土
于混凝 土构件 的外荷 载应 力 、 积 收缩应 力 、 度 应 力 ， 体 温
破 坏 的能力 。 混凝 土耐 久性损 伤产 生 的 内部 因素是 指混
３１ ．混凝土碳化深度机理
硬化 的混凝 土 ， 由于 水泥 水 化 作用 ， 生成 有氢 氧 化 钙等 水 化产 物 ， 呈碱 性 （Ｈ值 达 ｌ ～１ ） 当与 Ｃ 触 ｐ ２ ３， ０接 时 ，发生 化学 反应 生成碳酸 钙 ，碱 性就 会渐渐 丧 失 （Ｈ ｐ 值 降 至 ８ ５ ． ） 使 混 凝 土 中 的钢 筋 脱 钝 ， 种 现 象 ． ～９ ０ ， 这 就 是碳化 。其化 学过 程可 以表述 为 ： Ｃ ２Ｈ０； ＨＣ ３ ０＋ ２ — ２０ （ １ 式 ）
温 度 越 高 ， 化 速 度 加 快 ； 于湿 度 条 件 ， 验 结 果表 式为 ： 碳 至 试
明， 对湿 度在 ５ ％ ７ ％ 混凝 土碳 化速 度最 快 。 相 ０ ￣ ０ 时， （ 混 凝土 品质 影 响 ： ２ ） 水灰 比越 大 ， 混凝 土碳 化速 度 也就越 快 ；矿渣 水泥 的碳 化速 度 比普 通水 泥速 度快 ， 在
关键 词 ：混凝土结构耐久性； 碳化深度； 对比分析
１ 前言
结 构耐 久性 是指 结构在 设计 要求 的 目标 使 用期 内，
从混 凝土 结构耐 久性损 伤 的原 因来看 ， 凝土 结 构 混
损伤 类型可 以总结为 以下三 个方面 ： （ 混凝 土碳 化 ： 凝土碳 化 是混凝 土 中 的碱 与 环境 １ ） 混
化深度 计 算值 为 ７ ４ ｍ 更加 接近 于实 测值 ７ ２ ｍ ．ｍ ， ．ｍ 。 同时 ， 入分 析 两 模 型可 知 ， 灰 比虽是 决 定混 凝 深 水
４ ．基于水灰比的经验模型 ．１ ２
由于 混凝 土 水 灰 比 与混 凝土 碳 化 的物 理 化 学 过程
但 有密 切 的 联系 ， 因此 ， 碳化 速 度 与混 凝 土 水灰 比 的相关 土性 能 的一 个 重要指 标 ， 不 能全 面反 映混 凝土 的质 量 状 况 ， 基 于混 凝 土 抗压 强 度 的模 型 ， 而 是混 凝 土质 量 的 性较 好 。朱安 民给 出 了碳 化深 度 的经验 公式 ：
材料研究与探讨
． ； 为 中部地 区取 １ ０ 南方 潮湿 ．， 碳 化 后 的混 凝 土 ， 由于碱 性 降低 ， 会 失 去对 结 构 取 １ １ Ｙ 气象 影 响系数 ， 将 中钢 筋 的保 护作 用 ， 使钢 筋 容易锈 蚀 ， 且 ， 并 碳化 部分 的 地 区 ０ ５ ． ， ． ～０ ８ 北方 干燥地 区取 １ １ １ ２ ．～ ． 。 混 凝 土有 一 定 收缩 ， 易 引起 表面 裂 缝 ， 容 降低 了混 凝 土 ４ ．基于混凝土抗压强度的经验模 型 ．２ ２
的碱 性 降低 ， 而 降低 对钢 筋 的保 护作用 。 从 （ 混 凝土 的损伤 破坏 ： ２ ） 混凝 土 自身 的损伤 破坏 包 括 两 个方 面 ， 是 混凝 土 的化 学 破坏 ， 如 腐 蚀性 环 境 对 一 例 混 凝土 的侵蚀 ； 另一方面 是混凝 土物 理 裂缝 的 出现 ， 由
不 需要 花 费大量 资金加 固处 理而 保持 其安 全 、 使用 功能
和外观 要 求的能 力 。 凝土 结构耐 久性 设计 是在考 虑影 混 响混凝 土 结构耐 久性 的 内外 因素 下 ， 结 构 的可靠 性 问 将
中的 ｃ 生化学 反应 生成 ＣＣ 。 ０发 ａＯ 的过程 ，它 使混 凝土
锈蚀 是造 成混凝 土结构 耐 久性损伤 的最 主要 的 因素 。