聚合物EVA改性轻型桥面混凝土碳化性能的研究

吴向宇

（河北建筑工程学院，张家口 河北 075000）

概述

今天我国桥梁设计使用年限一般为100年，但是桥面混凝土的设计使用年限基本很低，加上我国特殊原因，如环境影响、维护方式、疲劳破坏以及超载破坏等，使桥面混凝土的返修率一直居高不下，造成了大量的资源浪费及交通拥堵问题。混凝土结构耐久性的损伤造成了巨大的经济损失，其中原因复杂。但是钢筋锈蚀一直是其中最主要原因。在一般大气环境下，碳化是钢筋锈蚀的前提条件。

混凝土的碳化过程是一个相对复杂的长期的过程，即涉及到物理构造，又涉及到化学反应，水灰比、水泥的用量和品种、养护条件和养护时间、环境温度、相对湿度、二氧化碳浓度、混凝土结构孔隙率和密实度、外加剂和掺合料的用量及种类等等均会对混凝土的碳化性能起到影响。

表1 混凝土试验配合比表

表2 碳化试验数据表

混凝土的碳化速度取决于CO2的扩散速度和CO2与混凝土成分的化学反应。CO2的扩散收气体浓度、环境的温度湿度、混凝土密实度和混凝土含湿状态等因素影响；碳化反应则与混凝土中可碳化物质含量、水化产物的形态和环境温度湿度有关。这些因素可归结为混凝土自身内部因素和环境相关的外部因素。与水灰比、养护时间、养护条件、施工质量等相关的混凝土密实度越密实，混凝土构件越不容易被碳化。水灰比则影响毛细孔的尺寸和可碳化物质含量，水灰比越大碳化速度越快。水泥用量影响水泥石中可碳化物质含量，用量越大，混凝土中碱的成分越高，越不容易被碳化。养护条件和养护时间影响水泥的水化程度，标准养护时间越长，混凝土越不容易被碳化。一般 CO2的浓度的平方根与碳化速度成正比。相对湿度教高时，水阻塞住了空气中CO2的扩散，单单CO2浓度的提高并不能简单的提高混凝土的碳化速度。温度可以影响到气体的扩散速度、碳化反应和离子的迁移速度。碳化反应要以CO2和Ca（COH）2的溶解为前提，温度对于CO2、Ca（COH）2和CaCO3的溶解度也有很大影响。

本次试验设计通过聚合物EVA改性的方式，使轻型桥面混凝土的密实度提高，改善混凝土内部孔隙率，降低混凝土的碳化性能影响，增强混凝土的耐久性。

1 试验设计

1.1 试验原料

水泥：河北省张家口市张北县产，PO32.5级水泥，指标符合国标GB1752-1999；

细骨料：标准砂4号，细度模数3.2;标准砂6号，细度模数2.9，级配1:1.2；

粗骨料：天津市武清区旺泰建材厂产轻型陶粒，粒径5～40mm,三级级配1:1:1；

粉煤灰：张家口市热电厂Ⅱ级粉煤灰；

外加剂：山东济南鑫越化工主营k12十二烷基硫酸钠混凝土引泡剂、萘系高效减水剂、AL2（OH）3等。

1.2 试验配合比

1.3 试验方法

《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》GB/T50082-2009

混凝土试件制作以100*100*400mm棱柱体试块制作，高宽比不小于3，标准养护条件下养护28天，试验前2天从标准养护室取出，放入60℃烘箱烘烤48小时。经烘干才处理后的试件除留一个侧面外，其它侧面全用石蜡密封。侧面用铅笔以10mm为单位画出测量碳化深度控制线及预设测量点。碳化3、7、14及28天破型以测定碳化深度。

2 试验结果及分析

聚合物EVA的掺入对于混凝土的碳化性能有很大的改善，当P大于8%时，碳化深度降低幅度较大，频率最快。当P大于14%时，虽然碳化深度进一步降低但是变化频率区域平缓。在3d时，聚合物EVA为8%时，碳化深度对比未经聚合物改性的普通混凝土，碳化深度降低10%，并且在P值最高点20%的时候达到最大，碳化深度最低仅为2.7。14d碳化试验结果反应，当P值为14%后，虽然碳化深度仍旧降低，但总体数值趋于稳定。当碳化试验进行到28d后，P值大于14%后，碳化是深度保持一致，基本不受聚合物的掺入量的影响。

结语

聚合物EVA的掺入对于混凝土的碳化性能起到了改善作用，在碳化初期，随聚合物的掺入量增大，混凝土的碳化性能提高很快，但是到14天后趋于平缓，28天后，混凝土的碳化性能不受超过14%掺入量的聚合物影响。所以，聚合物的掺入量应保持在14%以内效果最优。

[1]胡胜.混凝土碳化分析探讨[J].中华建筑报，2011（01）.

[2]鲁宏，胡金成.浅谈混凝土碳化成因分析[J].建筑与发展，2010（05）.

[3]曹成，刘家彬.聚丙烯对混凝土动力学特性的影响[J].混凝土，2000（05）.