環保型裂縫修復材料對混凝土抗碳化性能的影響

謝利寶++徐翚++趙月悅++趙端端

摘 要：混凝土碳化會導致混凝土中的鋼筋脫鈍，從而引起鋼筋銹蝕，最終影響到混凝土結構的耐久性。該文對環保型裂縫修復材料處理試件進行了抗碳化性能試驗。試驗結果表明：相比普通混凝土試件，ECRM處理后試件的碳化深度減小，且混凝土碳化速率提前出現下降趨勢，ECRM能有效增強混凝土的抗碳化能力。

關鍵詞：環保型裂紋修復材料 混凝土 抗碳化性能

中圖分類號：TU528 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（a）-0092-02

大氣環境中的CO2引起的混凝土中HP值下降的過程稱為混凝土的碳化，碳化是最普遍的混凝土中性化過程。碳化反應的主要產物碳酸鈣屬非溶解性鈣鹽，因此混凝土的凝膠孔隙和部分毛細孔隙將被碳化產物堵塞，使混凝土的密實度和強度有所提高。一般情況下混凝土的碳化深度較淺，大致與鋼筋保護層厚度相當，因此從整體上，碳化對混凝土力學性能及構件受力性能的負面影響不大。但是，混凝土碳化使混凝土的PH值減低，導致混凝土中的鋼筋脫鈍，從而引起鋼筋的銹蝕，最終影響到混凝土結構的耐久性[1-3]。混凝土碳化是一般大氣環境下混凝土中鋼筋脫鈍銹蝕的前提條件。

環保型裂縫修復材料（簡稱ECRM）能激化混凝土內部未水化水泥顆粒繼續水化，形成不溶性的結晶體混合物堵塞孔隙和裂縫，從而一定程度上阻礙了CO2引起的混凝土碳化過程。國內已有部分學者就ECRM對混凝土的力學性能、耐化學侵蝕和抗凍融性能的影響展開研究，認為經ECRM處理的混凝土試件，各方面性能得到了不同程度的提高[4-6]。

該文將通過混凝土基準試件與ECRM處理后試件性能的對比分析，研究ECRM抗混凝土抗碳化性能的影響。

1 ECRM主要功能

ECRM包括主劑以及輔助劑兩種，ECRM主劑的主要成分是無機鹽類，外觀為無色透明液體，PH值在11.3以上，輔助劑的主要成分為特殊亞硝酸鹽，外觀為青色，PH值在10.3以上。ECRM是一種激化混凝土中水泥進行水化反應的反應促進劑。主要功能有：

（1） 將其應用于新澆筑混凝土，通過促進早期混凝土充分實現水泥的水化反應，形成穩定的水化硅酸鈣（CSH）晶體，實現混凝土自密實，提高混凝土強度，增強結構的耐久性。

（2） 將其應用于在役混凝土進行混凝土裂縫的修復，依靠ECRM自身較強的滲透性及促進未水化水泥的進一步水化反應功能，實現混凝土中裂縫的自動閉合，從而達到增強其耐久性目的。從而實現混凝土中裂縫的自動閉合，達到結構修復目的。

2 碳化反應試驗

2.1 試驗原理

ECRM能與混凝土中的Ca（OH）2進行反應生成穩定的CSH晶體，并且激化混凝土內部未水化的水泥顆粒繼續發生水化反應，形成不溶性的結晶體混合物堵塞孔隙和裂縫，從而提高混凝土的密實性和實現混凝土裂縫的自愈合。

2.2 試驗材料及試件制備

ECRM：無色透明液體狀，實驗室自備。

水泥：江蘇雙龍集團所生產的雙猴牌、等級為32.5的普通硅酸鹽水泥。

碎石：粒徑為5～25。

砂：Ⅱ區中砂，細度模數為2.7。

水：普通飲用水。

混凝土配合比如表1所示。混凝土抗碳化試件為150 mm×150 mm×150 mm試件，每組試件三個，共四組試件，其中三組按照ECRM涂抹量為0.1 kg/m2、0.2 kg/m2、0.3 kg/m2進行涂抹，另外一組不涂抹ECRM以作為對比基準試件。

2.3 試驗方法

混凝土快速碳化試驗按照《普通混凝土長期性能和耐久性試驗方法》進行[7]。試件在標準條件下養護28 d后，將試件置于溫度為20±5 ℃、相對濕度為70±5%、二氧化碳濃度為20±3%的碳化箱中進行碳化。碳化到規定時間后，用壓力機將試件劈開，用1%濃度的酚酞酒精指示液噴于斷面處，從試件表面到變色邊界測量10處距離，以其算術平均值作為碳化深度。混凝土碳化試驗箱如圖1所示，混凝土試件如圖2所示。

3 試驗結果與分析

對不同ECRM涂抹量的試件，分別測量了7d碳化深度、14d碳化深度和28d碳化深度，測量結果見表2、圖3、圖4所示。

從表2可知，混凝土碳化深度隨時間延長而增長，ECRM涂抹試件碳化深度增長速率較基準試件小，碳化深度隨著ECRM涂量的增加而減小。

由圖3可知，基準試件在碳化前14d內碳化深度變化劇烈，14d后碳化深度隨碳化時間緩慢上升，變化趨緩。混凝土碳化過程中，侵蝕進入混凝土內部的CO2和水泥水化產物反應，主要生成CaCO3等固態物質，這些固態物質堵塞在混凝土孔隙中，時混凝土的孔隙率下降，大孔減小，從而減弱了后續的CO2擴散，并使混凝土的密實度提高。因此，基準試件在14d后碳化深度增長速率下降。

ECRM涂抹試件在碳化初始階段，其碳化速率小于基準試件，且碳化深度變化顯著。ECRM涂抹試件在碳化7d后，碳化深度增長速率就出現減緩的趨勢，比基準試件碳化深度增長速率減緩時間早。說明ECRM涂抹試件孔隙率較基準試件大大降低，減緩了CO2進入混凝土內部進行碳化反應，增強了混凝土的抗碳化能力。

由圖4可知，ECRM涂量越大，其碳化深度越小。ECRM涂抹量為0.1 kg/m2的試件28 d碳化深度比基準試件降低了12.46%；ECRM涂抹量為0.2 kg/m2的試件28 d碳化深度比基準試件降低了27.52%；ECRM涂抹量為0.3 kg/m2的試件28 d碳化深度比基準試件降低了33.23%。ECRM涂抹量為0.2 kg/m2的試件與涂抹量為0.3 kg/m2的試件碳化深度降低程度較為接近，從圖4-2知，兩者碳化深度隨時間變化規律一致，因此，從增強混凝土抗碳化性能和經濟性考慮，建議在進行ECRM抗碳化施工時，ECRM的涂抹用量采用0.2 kg/m2。

4 結語

（1）ECRM涂抹試件碳化深度低于基準試件，且ECRM涂抹試件的碳化深度增長速率較早降低，說明ECRM能有效增強混凝土的抗碳化能力。

（2）ECRM用量越多，試件的抗碳化能力越明顯，但從增強混凝土抗碳化性能和經濟性考慮，建議在進行ECRM抗碳化施工時，ECRM的涂抹用量采用0.2 kg/m2。

參考文獻

[1] 金良偉.混凝土結構耐久性[M].北京：科學出版社，2002.

[2] 覃維祖.混凝土耐久性若干問題討論[J].建筑技術，2000，31（1）：19-21.

[3] 盧木.混凝土耐久性研究現狀和研究方向[J].工業建筑，1997（5）：1-6.

[4] 吉伯海.環保型裂縫修復材料對混凝土構件基本性能的影響[J].混凝土與水泥制品，2009.

[5] 吉伯海，張宇峰.環保型裂縫修復材料對混凝土堿集料反應的抑制效果[J].混凝土與水泥制品，2009.

[6] 吉伯海，彭昌憲.環保型裂縫修復材料對混凝土耐化學侵蝕和抗凍融性能的影響[J].混凝土與水泥制品，2009（2）.

[7] 普通混凝土長期性能和耐久性試驗方法（GBJ82-85）[S].北京：中國工業出版社，1985.endprint

摘 要：混凝土碳化會導致混凝土中的鋼筋脫鈍，從而引起鋼筋銹蝕，最終影響到混凝土結構的耐久性。該文對環保型裂縫修復材料處理試件進行了抗碳化性能試驗。試驗結果表明：相比普通混凝土試件，ECRM處理后試件的碳化深度減小，且混凝土碳化速率提前出現下降趨勢，ECRM能有效增強混凝土的抗碳化能力。

關鍵詞：環保型裂紋修復材料 混凝土 抗碳化性能

中圖分類號：TU528 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（a）-0092-02

大氣環境中的CO2引起的混凝土中HP值下降的過程稱為混凝土的碳化，碳化是最普遍的混凝土中性化過程。碳化反應的主要產物碳酸鈣屬非溶解性鈣鹽，因此混凝土的凝膠孔隙和部分毛細孔隙將被碳化產物堵塞，使混凝土的密實度和強度有所提高。一般情況下混凝土的碳化深度較淺，大致與鋼筋保護層厚度相當，因此從整體上，碳化對混凝土力學性能及構件受力性能的負面影響不大。但是，混凝土碳化使混凝土的PH值減低，導致混凝土中的鋼筋脫鈍，從而引起鋼筋的銹蝕，最終影響到混凝土結構的耐久性[1-3]。混凝土碳化是一般大氣環境下混凝土中鋼筋脫鈍銹蝕的前提條件。

環保型裂縫修復材料（簡稱ECRM）能激化混凝土內部未水化水泥顆粒繼續水化，形成不溶性的結晶體混合物堵塞孔隙和裂縫，從而一定程度上阻礙了CO2引起的混凝土碳化過程。國內已有部分學者就ECRM對混凝土的力學性能、耐化學侵蝕和抗凍融性能的影響展開研究，認為經ECRM處理的混凝土試件，各方面性能得到了不同程度的提高[4-6]。

該文將通過混凝土基準試件與ECRM處理后試件性能的對比分析，研究ECRM抗混凝土抗碳化性能的影響。

1 ECRM主要功能

ECRM包括主劑以及輔助劑兩種，ECRM主劑的主要成分是無機鹽類，外觀為無色透明液體，PH值在11.3以上，輔助劑的主要成分為特殊亞硝酸鹽，外觀為青色，PH值在10.3以上。ECRM是一種激化混凝土中水泥進行水化反應的反應促進劑。主要功能有：

（1） 將其應用于新澆筑混凝土，通過促進早期混凝土充分實現水泥的水化反應，形成穩定的水化硅酸鈣（CSH）晶體，實現混凝土自密實，提高混凝土強度，增強結構的耐久性。

（2） 將其應用于在役混凝土進行混凝土裂縫的修復，依靠ECRM自身較強的滲透性及促進未水化水泥的進一步水化反應功能，實現混凝土中裂縫的自動閉合，從而達到增強其耐久性目的。從而實現混凝土中裂縫的自動閉合，達到結構修復目的。

2 碳化反應試驗

2.1 試驗原理

ECRM能與混凝土中的Ca（OH）2進行反應生成穩定的CSH晶體，并且激化混凝土內部未水化的水泥顆粒繼續發生水化反應，形成不溶性的結晶體混合物堵塞孔隙和裂縫，從而提高混凝土的密實性和實現混凝土裂縫的自愈合。

2.2 試驗材料及試件制備

ECRM：無色透明液體狀，實驗室自備。

水泥：江蘇雙龍集團所生產的雙猴牌、等級為32.5的普通硅酸鹽水泥。

碎石：粒徑為5～25。

砂：Ⅱ區中砂，細度模數為2.7。

水：普通飲用水。

混凝土配合比如表1所示。混凝土抗碳化試件為150 mm×150 mm×150 mm試件，每組試件三個，共四組試件，其中三組按照ECRM涂抹量為0.1 kg/m2、0.2 kg/m2、0.3 kg/m2進行涂抹，另外一組不涂抹ECRM以作為對比基準試件。

2.3 試驗方法

混凝土快速碳化試驗按照《普通混凝土長期性能和耐久性試驗方法》進行[7]。試件在標準條件下養護28 d后，將試件置于溫度為20±5 ℃、相對濕度為70±5%、二氧化碳濃度為20±3%的碳化箱中進行碳化。碳化到規定時間后，用壓力機將試件劈開，用1%濃度的酚酞酒精指示液噴于斷面處，從試件表面到變色邊界測量10處距離，以其算術平均值作為碳化深度。混凝土碳化試驗箱如圖1所示，混凝土試件如圖2所示。

3 試驗結果與分析

對不同ECRM涂抹量的試件，分別測量了7d碳化深度、14d碳化深度和28d碳化深度，測量結果見表2、圖3、圖4所示。

從表2可知，混凝土碳化深度隨時間延長而增長，ECRM涂抹試件碳化深度增長速率較基準試件小，碳化深度隨著ECRM涂量的增加而減小。

由圖3可知，基準試件在碳化前14d內碳化深度變化劇烈，14d后碳化深度隨碳化時間緩慢上升，變化趨緩。混凝土碳化過程中，侵蝕進入混凝土內部的CO2和水泥水化產物反應，主要生成CaCO3等固態物質，這些固態物質堵塞在混凝土孔隙中，時混凝土的孔隙率下降，大孔減小，從而減弱了后續的CO2擴散，并使混凝土的密實度提高。因此，基準試件在14d后碳化深度增長速率下降。

ECRM涂抹試件在碳化初始階段，其碳化速率小于基準試件，且碳化深度變化顯著。ECRM涂抹試件在碳化7d后，碳化深度增長速率就出現減緩的趨勢，比基準試件碳化深度增長速率減緩時間早。說明ECRM涂抹試件孔隙率較基準試件大大降低，減緩了CO2進入混凝土內部進行碳化反應，增強了混凝土的抗碳化能力。

由圖4可知，ECRM涂量越大，其碳化深度越小。ECRM涂抹量為0.1 kg/m2的試件28 d碳化深度比基準試件降低了12.46%；ECRM涂抹量為0.2 kg/m2的試件28 d碳化深度比基準試件降低了27.52%；ECRM涂抹量為0.3 kg/m2的試件28 d碳化深度比基準試件降低了33.23%。ECRM涂抹量為0.2 kg/m2的試件與涂抹量為0.3 kg/m2的試件碳化深度降低程度較為接近，從圖4-2知，兩者碳化深度隨時間變化規律一致，因此，從增強混凝土抗碳化性能和經濟性考慮，建議在進行ECRM抗碳化施工時，ECRM的涂抹用量采用0.2 kg/m2。

4 結語

（1）ECRM涂抹試件碳化深度低于基準試件，且ECRM涂抹試件的碳化深度增長速率較早降低，說明ECRM能有效增強混凝土的抗碳化能力。

（2）ECRM用量越多，試件的抗碳化能力越明顯，但從增強混凝土抗碳化性能和經濟性考慮，建議在進行ECRM抗碳化施工時，ECRM的涂抹用量采用0.2 kg/m2。

參考文獻

[1] 金良偉.混凝土結構耐久性[M].北京：科學出版社，2002.

[2] 覃維祖.混凝土耐久性若干問題討論[J].建筑技術，2000，31（1）：19-21.

[3] 盧木.混凝土耐久性研究現狀和研究方向[J].工業建筑，1997（5）：1-6.

[4] 吉伯海.環保型裂縫修復材料對混凝土構件基本性能的影響[J].混凝土與水泥制品，2009.

[5] 吉伯海，張宇峰.環保型裂縫修復材料對混凝土堿集料反應的抑制效果[J].混凝土與水泥制品，2009.

[6] 吉伯海，彭昌憲.環保型裂縫修復材料對混凝土耐化學侵蝕和抗凍融性能的影響[J].混凝土與水泥制品，2009（2）.

[7] 普通混凝土長期性能和耐久性試驗方法（GBJ82-85）[S].北京：中國工業出版社，1985.endprint

摘 要：混凝土碳化會導致混凝土中的鋼筋脫鈍，從而引起鋼筋銹蝕，最終影響到混凝土結構的耐久性。該文對環保型裂縫修復材料處理試件進行了抗碳化性能試驗。試驗結果表明：相比普通混凝土試件，ECRM處理后試件的碳化深度減小，且混凝土碳化速率提前出現下降趨勢，ECRM能有效增強混凝土的抗碳化能力。

關鍵詞：環保型裂紋修復材料 混凝土 抗碳化性能

中圖分類號：TU528 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（a）-0092-02

大氣環境中的CO2引起的混凝土中HP值下降的過程稱為混凝土的碳化，碳化是最普遍的混凝土中性化過程。碳化反應的主要產物碳酸鈣屬非溶解性鈣鹽，因此混凝土的凝膠孔隙和部分毛細孔隙將被碳化產物堵塞，使混凝土的密實度和強度有所提高。一般情況下混凝土的碳化深度較淺，大致與鋼筋保護層厚度相當，因此從整體上，碳化對混凝土力學性能及構件受力性能的負面影響不大。但是，混凝土碳化使混凝土的PH值減低，導致混凝土中的鋼筋脫鈍，從而引起鋼筋的銹蝕，最終影響到混凝土結構的耐久性[1-3]。混凝土碳化是一般大氣環境下混凝土中鋼筋脫鈍銹蝕的前提條件。

環保型裂縫修復材料（簡稱ECRM）能激化混凝土內部未水化水泥顆粒繼續水化，形成不溶性的結晶體混合物堵塞孔隙和裂縫，從而一定程度上阻礙了CO2引起的混凝土碳化過程。國內已有部分學者就ECRM對混凝土的力學性能、耐化學侵蝕和抗凍融性能的影響展開研究，認為經ECRM處理的混凝土試件，各方面性能得到了不同程度的提高[4-6]。

該文將通過混凝土基準試件與ECRM處理后試件性能的對比分析，研究ECRM抗混凝土抗碳化性能的影響。

1 ECRM主要功能

ECRM包括主劑以及輔助劑兩種，ECRM主劑的主要成分是無機鹽類，外觀為無色透明液體，PH值在11.3以上，輔助劑的主要成分為特殊亞硝酸鹽，外觀為青色，PH值在10.3以上。ECRM是一種激化混凝土中水泥進行水化反應的反應促進劑。主要功能有：

（1） 將其應用于新澆筑混凝土，通過促進早期混凝土充分實現水泥的水化反應，形成穩定的水化硅酸鈣（CSH）晶體，實現混凝土自密實，提高混凝土強度，增強結構的耐久性。

（2） 將其應用于在役混凝土進行混凝土裂縫的修復，依靠ECRM自身較強的滲透性及促進未水化水泥的進一步水化反應功能，實現混凝土中裂縫的自動閉合，從而達到增強其耐久性目的。從而實現混凝土中裂縫的自動閉合，達到結構修復目的。

2 碳化反應試驗

2.1 試驗原理

ECRM能與混凝土中的Ca（OH）2進行反應生成穩定的CSH晶體，并且激化混凝土內部未水化的水泥顆粒繼續發生水化反應，形成不溶性的結晶體混合物堵塞孔隙和裂縫，從而提高混凝土的密實性和實現混凝土裂縫的自愈合。

2.2 試驗材料及試件制備

ECRM：無色透明液體狀，實驗室自備。

水泥：江蘇雙龍集團所生產的雙猴牌、等級為32.5的普通硅酸鹽水泥。

碎石：粒徑為5～25。

砂：Ⅱ區中砂，細度模數為2.7。

水：普通飲用水。

混凝土配合比如表1所示。混凝土抗碳化試件為150 mm×150 mm×150 mm試件，每組試件三個，共四組試件，其中三組按照ECRM涂抹量為0.1 kg/m2、0.2 kg/m2、0.3 kg/m2進行涂抹，另外一組不涂抹ECRM以作為對比基準試件。

2.3 試驗方法

混凝土快速碳化試驗按照《普通混凝土長期性能和耐久性試驗方法》進行[7]。試件在標準條件下養護28 d后，將試件置于溫度為20±5 ℃、相對濕度為70±5%、二氧化碳濃度為20±3%的碳化箱中進行碳化。碳化到規定時間后，用壓力機將試件劈開，用1%濃度的酚酞酒精指示液噴于斷面處，從試件表面到變色邊界測量10處距離，以其算術平均值作為碳化深度。混凝土碳化試驗箱如圖1所示，混凝土試件如圖2所示。

3 試驗結果與分析

對不同ECRM涂抹量的試件，分別測量了7d碳化深度、14d碳化深度和28d碳化深度，測量結果見表2、圖3、圖4所示。

從表2可知，混凝土碳化深度隨時間延長而增長，ECRM涂抹試件碳化深度增長速率較基準試件小，碳化深度隨著ECRM涂量的增加而減小。

由圖3可知，基準試件在碳化前14d內碳化深度變化劇烈，14d后碳化深度隨碳化時間緩慢上升，變化趨緩。混凝土碳化過程中，侵蝕進入混凝土內部的CO2和水泥水化產物反應，主要生成CaCO3等固態物質，這些固態物質堵塞在混凝土孔隙中，時混凝土的孔隙率下降，大孔減小，從而減弱了后續的CO2擴散，并使混凝土的密實度提高。因此，基準試件在14d后碳化深度增長速率下降。

ECRM涂抹試件在碳化初始階段，其碳化速率小于基準試件，且碳化深度變化顯著。ECRM涂抹試件在碳化7d后，碳化深度增長速率就出現減緩的趨勢，比基準試件碳化深度增長速率減緩時間早。說明ECRM涂抹試件孔隙率較基準試件大大降低，減緩了CO2進入混凝土內部進行碳化反應，增強了混凝土的抗碳化能力。

由圖4可知，ECRM涂量越大，其碳化深度越小。ECRM涂抹量為0.1 kg/m2的試件28 d碳化深度比基準試件降低了12.46%；ECRM涂抹量為0.2 kg/m2的試件28 d碳化深度比基準試件降低了27.52%；ECRM涂抹量為0.3 kg/m2的試件28 d碳化深度比基準試件降低了33.23%。ECRM涂抹量為0.2 kg/m2的試件與涂抹量為0.3 kg/m2的試件碳化深度降低程度較為接近，從圖4-2知，兩者碳化深度隨時間變化規律一致，因此，從增強混凝土抗碳化性能和經濟性考慮，建議在進行ECRM抗碳化施工時，ECRM的涂抹用量采用0.2 kg/m2。

4 結語

（1）ECRM涂抹試件碳化深度低于基準試件，且ECRM涂抹試件的碳化深度增長速率較早降低，說明ECRM能有效增強混凝土的抗碳化能力。

（2）ECRM用量越多，試件的抗碳化能力越明顯，但從增強混凝土抗碳化性能和經濟性考慮，建議在進行ECRM抗碳化施工時，ECRM的涂抹用量采用0.2 kg/m2。

參考文獻

[1] 金良偉.混凝土結構耐久性[M].北京：科學出版社，2002.

[2] 覃維祖.混凝土耐久性若干問題討論[J].建筑技術，2000，31（1）：19-21.

[3] 盧木.混凝土耐久性研究現狀和研究方向[J].工業建筑，1997（5）：1-6.

[4] 吉伯海.環保型裂縫修復材料對混凝土構件基本性能的影響[J].混凝土與水泥制品，2009.

[5] 吉伯海，張宇峰.環保型裂縫修復材料對混凝土堿集料反應的抑制效果[J].混凝土與水泥制品，2009.

[6] 吉伯海，彭昌憲.環保型裂縫修復材料對混凝土耐化學侵蝕和抗凍融性能的影響[J].混凝土與水泥制品，2009（2）.

[7] 普通混凝土長期性能和耐久性試驗方法（GBJ82-85）[S].北京：中國工業出版社，1985.endprint