聚合物EVA改性輕型橋面混凝土碳化性能的研究

吳向宇

（河北建筑工程學院，張家口 河北 075000）

概述

今天我國橋梁設計使用年限一般為100年，但是橋面混凝土的設計使用年限基本很低，加上我國特殊原因，如環境影響、維護方式、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及交通擁堵問題。混凝土結構耐久性的損傷造成了巨大的經濟損失，其中原因復雜。但是鋼筋銹蝕一直是其中最主要原因。在一般大氣環境下，碳化是鋼筋銹蝕的前提條件。

混凝土的碳化過程是一個相對復雜的長期的過程，即涉及到物理構造，又涉及到化學反應，水灰比、水泥的用量和品種、養護條件和養護時間、環境溫度、相對濕度、二氧化碳濃度、混凝土結構孔隙率和密實度、外加劑和摻合料的用量及種類等等均會對混凝土的碳化性能起到影響。

表1 混凝土試驗配合比表

表2 碳化試驗數據表

混凝土的碳化速度取決于CO2的擴散速度和CO2與混凝土成分的化學反應。CO2的擴散收氣體濃度、環境的溫度濕度、混凝土密實度和混凝土含濕狀態等因素影響；碳化反應則與混凝土中可碳化物質含量、水化產物的形態和環境溫度濕度有關。這些因素可歸結為混凝土自身內部因素和環境相關的外部因素。與水灰比、養護時間、養護條件、施工質量等相關的混凝土密實度越密實，混凝土構件越不容易被碳化。水灰比則影響毛細孔的尺寸和可碳化物質含量，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含量，用量越大，混凝土中堿的成分越高，越不容易被碳化。養護條件和養護時間影響水泥的水化程度，標準養護時間越長，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。相對濕度教高時，水阻塞住了空氣中CO2的擴散，單單CO2濃度的提高并不能簡單的提高混凝土的碳化速度。溫度可以影響到氣體的擴散速度、碳化反應和離子的遷移速度。碳化反應要以CO2和Ca（COH）2的溶解為前提，溫度對于CO2、Ca（COH）2和CaCO3的溶解度也有很大影響。

本次試驗設計通過聚合物EVA改性的方式，使輕型橋面混凝土的密實度提高，改善混凝土內部孔隙率，降低混凝土的碳化性能影響，增強混凝土的耐久性。

1 試驗設計

1.1 試驗原料

水泥：河北省張家口市張北縣產，PO32.5級水泥，指標符合國標GB1752-1999；

細骨料：標準砂4號，細度模數3.2;標準砂6號，細度模數2.9，級配1:1.2；

粗骨料：天津市武清區旺泰建材廠產輕型陶粒，粒徑5～40mm,三級級配1:1:1；

粉煤灰：張家口市熱電廠Ⅱ級粉煤灰；

外加劑：山東濟南鑫越化工主營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 試驗配合比

1.3 試驗方法

《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》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，標準養護條件下養護28天，試驗前2天從標準養護室取出，放入60℃烘箱烘烤48小時。經烘干才處理后的試件除留一個側面外，其它側面全用石蠟密封。側面用鉛筆以10mm為單位畫出測量碳化深度控制線及預設測量點。碳化3、7、14及28天破型以測定碳化深度。

2 試驗結果及分析

聚合物EVA的摻入對于混凝土的碳化性能有很大的改善，當P大于8%時，碳化深度降低幅度較大，頻率最快。當P大于14%時，雖然碳化深度進一步降低但是變化頻率區域平緩。在3d時，聚合物EVA為8%時，碳化深度對比未經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20%的時候達到最大，碳化深度最低僅為2.7。14d碳化試驗結果反應，當P值為14%后，雖然碳化深度仍舊降低，但總體數值趨于穩定。當碳化試驗進行到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。

結語

聚合物EVA的摻入對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14%摻入量的聚合物影響。所以，聚合物的摻入量應保持在14%以內效果最優。

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