辽宁地区桥梁结构混凝土碳化深度与速度.doc

辽宁地区桥梁结构混凝土碳化深度与速度翁昌年张冠华刘志华冯良勇郭淑萍(辽宁大通公路工程有限公司 ,沈阳 110005)(鞍山市千山区交通局 ,鞍山 114000)摘要根据辽宁地区混凝土实际不同年代的碳化深度 ,归纳出符合辽宁地区碳化深度与时间关系的经验公式 。关键词碳化深度碳化速度时间1 混凝土碳化的机理混凝土碳化是由于环境中二氧化碳与混凝土中 的碱发生化学反应生成 CaCO3 ,它使混凝土的碱性 降低 ,从而使混凝土对钢筋的保护作用减弱 ,造成钢筋锈蚀的前提条件之一 。衡量混凝土碳化深度指标 是衡量桥梁剩余寿命的基础工作 。2 混凝土碳化速度影响因素摘要2 . 1混凝土碳化速度与碳化时间的平方根成正比 碳化速度与环境 CO2 浓度的平方根成正比 ; 相对湿度 40 %60 %碳化速度较快 50 %达到最大值 ; 水灰比越大 ,混凝土碳化速度越快 ;矿渣水泥比普通 水泥碳化速度快 50 %90 % (一般取 35 %) ;水泥用 量越大其碳化速度越慢 ,碳化深度与水泥用量指数 的倒数成正比 ;碳化深度与抗压强度成正比 ;混凝土的密实度越好 ,碳化速度越小 。 其数学表达式 :1 . 1 ;根据辽宁桥梁结构常用 C25 混凝土标号及参数与一般环境可简化 。X ( t ) = 1 . 0 1 . 0 1 . 1 1 . 2 1 . 1 0 . 9531 . 56 t = 2 . 158 t(2 . 1)2 . 2混凝土碳化深度主要考虑混凝土强度 、养护条件 、水泥品种及构件环境等主要因素 在大气环境下混凝土碳化深度 X ( t ) = k tk 混凝土碳化系数 mm/年 ;k =123 ( 60 - 1) ;f c2f c 为混凝土抗压强度 N/ mm ;1 混凝土养护条件修正系数 , 当养护天数 28d , 1 = 1 . 0 ;2 水泥品种修正系数 ,普通硅酸盐水泥2= 1 . 0 ,矿渣水泥2 = 1 . 3 ;3 环境修正系数 ,室外构件3 = 0 . 845 ;根据辽宁桥梁结构采用 C25 混凝土标号及参 数则系数X ( t ) = kmc kj kco kp ke kf t(2 . 1)年2kf 混凝土强度控制的速度系数 mm/kf = 57 . 94 - 0 . 7660f cukk = 1 . 0 1 . 0 0 . 845 (- 1) = 3 . 21112 . 5X ( t ) = 3 . 211 t2 . 3辽宁省公路桥梁实测碳化速度规律(2 . 2)2001 2003 年辽宁大通公路工程有限公司对23 座桥梁碳化深度进行 检 测 , 时 间 跨 越 60 年 , 共1889 个样本数 ,对其进行统计分析 :(1) 混凝土碳化速度与大环境有关 ,而与桥本 身不同部位结构所处的位置影响不是很大 。(2) 混凝土密实度 、强度对混凝土碳化速度影 响较大 ,根据实测混凝土碳化速度与混凝土强度平ke 环境温度与相对湿度对碳化影响系数 ;4ke = 2 . 56T (1 - R H) R H ;辽宁地区选用 ke = 0 . 953 ;kmc 计算模式不定性系数 1 . 01 . 2 ;kj 角部修正系数 ,非角部 kj = 1 . 0 ;kco2 CO2 浓度影响系数 ,室外 kco = 1 . 1 ;2C20C25C30C40C50kf2 . 141 . 561 . 170 . 690 . 4泥要比普通硅酸盐水泥碳化速度快 ,一般在 1 . 351 . 9 之间 。(4) 混凝土碳化速度与混凝土构件的应力状态 有关 ,对于预应力混凝土其碳化速度远比普通混凝 土要小 , 受 压 拱 结 构 要 比 受 弯 为 主 的 梁 结 构 要 小60 %75 % 。(5) 碳化速度与混凝土当前的劣化程度有关 , 混凝土裂缝多 ,环境适宜碳化时 ,其碳化速度要比正 常混凝土要大 。经统计归纳两个公式并进行对比 (表 1) :根据表 1 数据辽宁地区桥梁碳化速度建议X ( t ) = k1 k2 k3 2 . 85t 0 . 645(2 . 3 - 1)k1 计算模式不定性系数 ,0 . 951 . 0 ;k2 水泥品质系数 ,普通水泥 k2 = 1 . 0 ,矿渣 水泥 k2 = 1 . 50 。k3 构件工作应力状态系数 ,受压为主拱桥k3 = 0 . 6 ,受弯构件 k3 = 1 . 0 。根据相同年代取其样本加权平均 ,则辽宁地 区桥梁碳化速度建议 :X ( t ) = k k k 4 . 963t 0 . 454(2 . 3 - 2)1 2 3表 1碳化深度对比值T ( 年)公式编号5949393632312928272524 19 13 1072( 2 . 1) ( 2 . 2)( 2 . 3 - 1) ( 2 . 3 - 2)实测桥梁碳化深度16 . 58 15 . 11 13 . 48 12 . 95 12 . 21 12 . 02 11 . 62 11 . 42 11 . 21 10 . 79 10 . 57 9 . 41 7 . 78 6 . 8224 . 66 22 . 48 20 . 05 19 . 27 18 . 16 17 . 88 17 . 29 16 . 99 16 . 68 16 . 06 15 . 73 14 . 00 11 . 58 10 . 155 . 718 . 503 . 054 . 544 . 466 . 88 . 5939 . 54 35 . 08 30 . 27 28 . 75 26 . 65 26 . 10 25 . 00 24 . 45 23 . 88 22 . 73 22 . 14 19 . 04 14 . 91 12 . 58 10 . 0031 . 60 29 . 04 26 . 18 25 . 25 23 . 93 23 . 60 22 . 89 22 . 52 22 . 16 21 . 40 21 . 00 18 . 89 15 . 90 14 . 11 12 . 0039 . 77 36 . 3 29 . 14 28 . 58 21 . 08 20 . 63 18 . 82 27 . 94 18 . 44 14 . 33 18 . 79 23 . 9 18 . 02 11 . 29 10 . 542 . 4结论(1) 碳化速度与时间关系离散性比较大 ,标准 差从 1 . 316 . 86 ,变异系数 0 . 151 . 88 ,但平均碳 化深度与时间关系尚密切 ,相关系数大于 0 . 850 .95 。(2) 现有文献介绍公式系数从工业与民用建筑 结构采集的数据 ,对桥梁的数据采集的比较少 ,从文 献资料对比 ,桥梁的碳化深度要比工业与民用建筑 结构要大一些 。(3) 水位变化附近桥墩结构碳化速度 ,目前样本数量不足尤待今后深化后补充 。按初步掌握的样本数据分析 ,在其碳化深度与速度不一定比正常状 态下的构件碳化深度要大 。(4) 考虑后期碳化平均深度吻合程度建议取用 公式 (2 . 3 - 1) 。参考文献1牛狄涛. 混凝土结构耐久性与寿命预测M. 科学出版社 , 2003年 2 月 ( 2532) .赵国藩 ,金伟良 ,贡金鑫. 结构可靠度理论分析M. 中国建筑工 业出版社 ,2000 年 12 月 ( 132133) .2Dep t h and Velocit y of Carbo natio n ofCo ncrete Bridge i n Liao ni ng Pro vi nceAb stra ctAcco rding to t he dep t h of Carbo natio n in different years in Liao ning p rovince , t he aut ho r co n2cluded an experimental fo r mula f ro m t he relatio nship bet ween carbo natio n dep t h and time , w hich is fit fo rLiao ning p rovince .Ke y wo rd scarbo natio n dep t