碳化混凝土中不同深度处pH值变化规律研究

采用浸取法和挤压法对碳化混凝土不同深度处pH值变化规律展开研究。考虑了水胶比、水泥用量和粉煤灰用量3个因素对碳化混凝土不同深度处pH值的影响。实验结果表明,碳化混凝土存在部分碳化区、完全碳化区和未碳化区。水胶比对碳化混凝土不同深度处pH值影响不大,而粉煤灰和水泥的用量对碳化混凝土不同深度处pH值有较大的影响;水泥用量对部分碳化区的长度影响较小,粉煤灰的使用对混凝土碳化有促进作用,但减小了部分碳化区的长度。采用挤压法得到的结论与浸取法的结果一致。但是挤压法所得到的孔溶液pH值更可靠,更具有说服力。因此采用挤压法对碳化混凝土不同深度处的pH值进行研究比较合理。     

混凝土碳化测试模拟孔溶液法的固液比研究

研究了固液比对采用模拟孔溶液法测试混凝土碳化程度的可靠性的影响。阐述了确定固液比取值合理性的基本原则;基于标准碳化试验,沿试件碳化深度,每1 mm取一层混凝土粉样,对每层粉样分别进行了7种不同固液比的模拟孔溶液的p H值测试,经对比分析表明固液比取1∶20较为合理,进而采用不同配合比和环境温度的混凝土粉样,并结合碳酸盐含量测试法验证或校准了结论的可靠性。     

不同显色试剂测量混凝土碳化深度的研究

目前的国家规范中,用酚酞试剂测量混凝土的碳化深度,但是这种方法不能很好地表征出混凝土的部分碳化区。另外,已有的用于预测混凝土碳化深度的碳化模型正处于不断发展和完善中。鉴于上述背景,本研究中用显色p H值不同的百里酚酞试剂、p H试剂、酚酞试剂分别测量混凝土3、7、14、28、56 d五个碳化龄期的碳化深度。研究发现:不同显色p H值的试剂测得的碳化深度存在较大差异,显色p H值越高的试剂,用其测得的碳化深度值越大;从保护钢筋角度,酚酞试剂作为常用检测试剂来测量混凝土碳化深度结果偏小;碳化的混凝土存在部分碳化区,利用不同试剂测量的碳化深度相减,可以近似地得到混凝土部分碳化区的大小;三种试剂测得的碳化深度值与碳化龄期的平方根成正比关系,与混凝土碳化深度预测模型D_c=Kt~(1/2)基本一致,但预测模型的K值不同。     

酚酞试液质量浓度对碳化测试结果的影响研究

现行标准中对混凝土碳化深度测试所用的酚酞试液质量浓度有1%和1%~2%两种,为了验证不同质量浓度的酚酞试液对混凝土碳化深度测试结果的影响,选取了某些实桥结构进行了碳化深度测试。测试时,采用F检验和t检验方法对2组平行试验数据进行对比分析,发现2组平行试验结果之间没有明显差异,即使用1%和2%质量浓度酚酞试液对混凝土碳化深度的测试结果没有影响。该结果可为以后使用酚酞指示剂法测试混凝土碳化深度提供有益的借鉴。     

混凝土碳化研究与进展(1)--碳化机理及碳化程度评价

在查阅国内外文献资料的基础上,对混凝土碳化研究现状进行了评述.混凝土孔溶液主要成分为Na^＋、K^＋和与其保持电性平衡的OH^-,Ca^2＋含量微乎其微;孔溶液Na^＋、K^＋浓度越大,pH值越高;Ca2^＋浓度越大,pH值越小;混凝土碱含量增加时,Ca（OH）2晶体的溶解速度加快,加速混凝土碳化.同时介绍了酚酞指示剂、X射线物相分析、热分析、EPMA等评价混凝土碳化程度的方法.     

模拟混凝土孔溶液对钢筋钝化的影响

通过线性极化、电化学阻抗谱、循环极化和Mott-Schottky曲线的测试,研究了不同模拟混凝土孔溶液(不同pH值和不同阴离子)对钢筋钝化的影响.结果表明:随着模拟混凝土孔溶液pH值的升高,钢筋钝化膜更容易生成,且更稳定.在pH值为13.63的模拟混凝土孔溶液(CP)中,钢筋钝化膜生成且稳定大约需要7d;在pH值为12.54的模拟混凝土孔溶液(CH)中大约需要10d;而在pH值为11.00的模拟混凝土孔溶液(CN)中钢筋无法生成稳定的钝化膜.掺加大量矿物掺合料会明显降低混凝土孔溶液的pH值,故从钝化膜生成与稳定角度考虑,掺合料的掺量应有所控制.CP中掺入微量SO42-和SiO23-后,明显增加了钢筋的极化电阻,促进了钢筋钝化膜的生成,其中SiO32-的作用更明显.     

自然暴露环境下混凝土部分碳化区长度预测模型

对西安地区某钢筋混凝土工业厂房进行了现场测试和试验研究,采用压榨法逐层测试了混凝土圆柱体试样孔溶液pH值,根据测试结果确定了混凝土部分碳化区长度。同时根据碳化过程中的物质平衡,采用数值方法计算了混凝土碳化进程中物质含量的变化,得到了混凝土部分碳化区长度数值模型。将部分碳化区长度数值计算结果与试验结果进行了对比,验证了数值模型的准确性。分析结果表明：混凝土部分碳化区长度随着水灰比的增大而增加;随水泥用量和相对湿度的增加而减小;相对湿度对部分碳化区长度的影响最为显著,当环境湿度RH≥80%后,部分碳化区基本消失;当RH=70%时,部分碳化区长度较短,基本可以忽略;CO₂浓度和碳化时间对混凝土部分碳化区长度影响较小。     

暴露26年后的混凝土的碳化和氯离子分布

对北海船厂码头的不同构件钻取了一批直径100mm的混凝土芯样。在实验室测量了芯样碳化区域的CaCO3的含量,芯样中的氯离子分布,分析了材料因素和环境因素对碳化和氯离子分布的影响。试验结果表明,在极度潮湿环境下混凝土碳化进展缓慢,且碳化区域以未完全碳化区为主导,混凝土碳化的深度最终趋于一个极限值。氯离子分布受局部环境条件的影响显著,并可导致芯样表面对流区深度发生较大变化。     

海洋大气环境长期暴露混凝土的碳化规律研究

对青岛海洋大气环境下暴露7年的钢筋混凝土梁,分别采用酚酞滴定法和碳酸钙定量分析法测定混凝土的碳化程度,分析海洋真实暴露环境下混凝土的碳化规律。试验结果表明,海洋大气环境下混凝土碳化进展相对缓慢,对比分析酚酞滴定法和碳酸钙定量分析法的测量结果,得到酚酞滴定法测得的碳化深度和碳酸钙定量分析法所得碳化前沿深度之间的关系,对混凝土的碳化程度进行精确判断。研究成果可为混凝土结构耐久性预测提供理论依据和数据支持。     

混凝土碳化反应区域界定的试验研究及机理分析

通过化学分析手段,对混凝土碳化层物相组成及其变化规律进行分析,并通过酸度计对混凝土碳化层pH值的变化规律进行研究.结果表明,混凝土中的碳化反应物质变化规律和混凝土碳化的pH值变化规律并不完全一致,混凝土部分碳化的范围由混凝土中碳化反应物质变化的范围所决定,而不是局限在pH值变化的区域内进行.碳化混凝土的横断面由完全碳化区、pH值变化的部分碳化区、向内的pH值稳定的部分碳化区和未碳化区4部分组成.     

冻融环境下混凝土碳化深度预测模型

从寒冷地区混凝土碳化机理出发,分析了冻融循环对混凝土碳化的影响。以Papadakis碳化模型为基础,采用数值分析的方法,模拟冻融环境下混凝土碳化全过程,给出混凝土碳化区pH值的变化规律。在此基础上,建立了混凝土碳化深度预测模型。经验证,模型计算值与工程检测结果吻合较好。模型的提出为科学预测冻融环境下钢筋初始锈蚀时间奠定了基础。     

碳化对混凝土孔结构的影响

通过对混凝土快速碳化试验和微观孔结构测试,研究了碳化龄期对碳化深度和碳化区试样密度的影响,分析了碳化区孔隙率和孔径大小随碳化龄期的变化规律,采用灰熵法探讨了4种孔隙对碳化区密度的影响程度,并基于热力学分型模型计算得到各个碳化龄期下碳化区孔结构分形维数.结果表明:混凝土碳化深度随碳化龄期的增加而增加,密度随碳化龄期先增加后减小,7 d时密度最大;碳化填充了多害孔和有害孔,提高了无害孔比例,并使多害孔更好的分散,连通和集聚了少害孔;对碳化区密度影响最大的是有害孔表面积,其分形维数随碳化龄期的增加出现了先降低后增加的趋势;碳化区密度与有害孔分形维数相关性良好,碳化区密度随有害孔分形维数的增加而减小.     

碳化混凝土电化学再碱化效果研究

设计了碳化混凝土的电化学再碱化试验方法,提出了合理的电化学再碱化效果评价指标:pH值与钠离子迁移量.研究了电解质溶液种类及浓度、再碱化时间等对碳化混凝土电化学再碱化效果的影响.结果表明:随再碱化时间的增长,碳化混凝土内部的pH值增大,但pH值增长速率逐渐减缓.对于相同种类电解质溶液,随着其浓度升高,再碱化后碳化混凝土中的钠离子迁移量增大;对于同浓度不同种类的电解质溶液,再碱化后碳化混凝土中的钠离子迁移量不同.     

迁移型阻锈剂对混凝土中钢筋的长期影响

采用含有迁移型阻锈剂(MCI)的模拟混凝土孔溶液模拟施用MCI的钢筋混凝土,利用孔溶液中阻锈剂浓度的递减模拟MCI向外部扩散,利用孔溶液中pH值的递减模拟混凝土的碳化,以研究MCI对混凝土中钢筋的长期影响。考虑MCI的类型(醇胺类的N,N-二甲基乙醇胺DMEA和氨基羧酸类的乙二胺四乙酸四钠EDTA-4Na)和浓度(0.1 mol·L^-1和0.05 mol·L^-1)的影响,并采用电化学阻抗谱测试、动电位极化曲线测试研究钢筋阻抗和腐蚀速率随MCI浓度和溶液pH值的变化情况。研究结果表明:初始模拟孔溶液中的MCI浓度对DMEA的耐久性能有一定的影响,最初采用的MCI浓度越高,钢筋表面吸附层越致密,越不易受溶液中MCI浓度降低的影响,而EDTA-4Na对钢筋的阻抗有削弱作用,当溶液中EDTA-4Na浓度降低时反而出现了阻抗增加现象; 当pH值降低时,DMEA在钢筋表面的吸附层有脱附现象,钢筋的阻抗降低,腐蚀电流密度增大,EDTA-4Na的阻锈作用增强,钢筋的阻抗增大,腐蚀电流密度降低; DMEA的阻锈性能较稳定,当溶液中MCI浓度和pH值降低时钢筋始终处于钝化状态; EDTA-4Na不能提供稳定的阻锈作用,钢筋大部分时期处于脱钝状态。     

复碱化混凝土孔溶液的pH值

碳化混凝土的复碱化是用碳酸钙缓冲溶液浸渍混凝土的电化学过程，目的是使混凝土孔溶液的pH值稳定在l0以上，从而防止混凝土的进一步碳化。然而，该方法的实际应用表明：虽然孔溶液中已明显含有足量的碱(Na^ ，K^ ，Li^ )，但pH值仍降到l0以下。本文通过试验提出了一个用以解释pH值随时间降低的假说，结果表明：由于混凝土孔溶液中存在溶解的硫酸盐，因此单纯提高孔溶液的碱离子(碳酸盐)相对含量，不能确保其pH值高于l0、用提出的化学机理可解释混凝土电化学复碱化技术实际应用中观察到的现象，但是，由于混凝土孔溶液中溶解离子相互作用十分复杂，目前还不能在复碱化技术中对其加以考虑，因此复碱化技术尚不能被进一步推荐应用。     

混凝土假性碳化引起回弹法检测强度的误判

混凝土碳化能提高其表面硬度,现行混凝土强度检测规程把碳化深度作为回弹法检测混凝土强度的一个修正系数来采用。研究发现在某种特定的状态下测定的碳化值不一定是实质意义上的混凝土碳化深度。研究揭示了回弹法检测中酚酞试剂指示假性碳化引起混凝土检测强度评判的误区。     

直接挤压孔溶液的氯离子存在状态及碱度研究

通过对直接挤压得到的孔溶液进行化学分析,研究了水灰比、龄期、氯盐掺量、碳化暴露等因素对水泥基材料孔溶液的氯离子存在状态以及碱度的影响规律.结果表明:孔溶液中的自由氯离子浓度与水灰比及氯盐掺量有关;随着龄期延长,水化产物对氯离子的结合率上升.在自由氯离子浓度较高的情况下,孔溶液中的氯离子结合率降低;完全碳化条件下孔溶液中的自由氯离子浓度表现出明显增大的趋势,提高幅度为1～11倍;碳化后孔溶液中的氯离子结合率比未碳化试块的孔溶液降低了27%～54%;碳化使得孔溶液的碱度由13.19～13.47降至7.67～8.10.碳化反应降低了水泥浆体的pH值,释放了自由氯离子,极大地改变了混凝土内部的化学环境.     

暴露21年后混凝土的碳化及氯离子侵入研究

对暴露21年的挡浪坝和预制混凝土扭工字块钻取了一批直径100 mm的混凝土芯样。在实验室测定了芯样中的碳酸钙含量和氯离子分布;通过压汞试验测定了混凝土表层和内部的孔结构;分析材料因素和环境因素对碳化及氯离子分布的影响。结果表明,在相对湿度较高时,混凝土碳化十分有限,且以未完全碳化区为主导;实际暴露混凝土中氯离子侵入深度...     

拉应力状态下混凝土构件的角部二维碳化研究

在前人多维碳化测试试验的基础上,通过分析混凝土碳化规律,得出混凝土边角部位的二维碳化区存在交互作用且角部区域碳化深度远大于其他部位的结论。并对传统的《混凝土结构耐久性评定标准》中给定的碳化深度公式进行修正。建立了处于应力状态下的混凝土一、二维碳化深度计算公式。通过分析结果与规范值的对比论证,发现笔者建议的多维碳化深度公式计算结果与试验实测值更加吻合。而且具有计算简便,实用性强的特点。可为计算实际混凝土构件多维碳化深度提供一定的参考。     

用丝束电极模拟研究混凝土中钢筋的锈蚀

用丝束电极模拟混凝土中钢筋表面的不同位置,研究了浸于pH=12,浓度为10％的NaCl溶液中直至9d的混凝土中钢筋的锈蚀状况．通过测量丝束电极的自然腐蚀电位、极化电阻、腐蚀电流,以及在丝束电极探头附近混凝土的密实性、孔溶液的pH值和Cl^-含量的取样分析,研究了由于混凝土的不均匀性造成Cl^-在其中扩散的不均匀性所致的钢筋锈蚀状况．结果表明：混凝土保护层越厚,则电极自然腐蚀电位越高,钢筋实际锈蚀状况也越轻;在混凝土密实性较高区域的孔溶液PH值相对较高,Cl^-含量较低,由于该区域电极的自然腐蚀电位较高,因而电极的实际腐蚀状况较轻,而在混凝土密实性较低的区域,情况则刚好相反．