辽宁地区桥梁结构混凝土碳化深度与速度

1、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(辽宁大通公路工程有限公司110005)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、碳化速度一、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。二、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

2、%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5090% (一般取35%)；水泥用量越大其碳化深度越慢， 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；U】其数学表达式：kf一混凝土强度控制的速度系数mm/ T年57.94k=fX (t) kf一混凝土强度控制的速度系数mm/ T年57.94k=fC20C25C30C40C50kf2.141.561.170.690.4fcuk一 0.76k一环境温度与相对湿度对碳化影响系数 ek =2.564T (1-RH) RHe辽宁地区选用k =0.953；

3、ekmc一计算模式不定性系数1.01.2k.二角部修正系数，非角部k.=1.0kCo2CO2浓度影响系数，室外kco2=1.1kop 一浇注面修正系数，、=1.2k；工作应力影响系数，混凝土受拉匕=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) =1.0X 1.0X 1.1X 1.2X 1.1X0.953X 1.565=2.158，(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) = kt k混凝土碳化系数mm/、年；k=a1a2a3 (坦1)；fc为混凝土抗压强度N/mm2；%混凝土养

4、护条件修正系数，当养护天数28天，=1.0；a2水泥品种修正系数，普通硅酸盐水泥a2=1.0，矿渣水泥a2=1.3；a3环境修正系数，室外构件=0.845；根据辽宁桥梁结构常用C25混凝土标号及参数则系数k=1.0X 1.0X0.845 (也-1) =3.211_12.5X (t) =3.211(2.2)2.3、辽宁省公路桥梁实测碳化速度规律20012003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：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。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

5、凝土碳化速度与混凝土强度 平方成反比。混凝土碳化速度与水泥品种有关，矿渣水泥要比普通硅酸盐水泥碳化速度要快，一般在 1.351.9之间。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6075%。碳化速度与混凝土当前的劣化程度有关，混凝土裂缝多，环境有适宜碳化时，其碳化速度 要比正常混凝土要大。经统计归纳二个公式并进行对比(表2.3-1)根据2.3-2表数据辽宁地区桥梁碳化速度建议X (t) =k1k2k32.85t0.645(2.3- 1 )K1计算模式不定性系数，0.951.0；吗一水泥品质系数，普通水泥K1.0，

6、矿渣水泥K1.50。K：一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：3X (t) =k1k2k34.963t0.454(2.3-2)表 2.3-1(年) 公式编卜、594939363231292827252419131072(2.1)16.5815.1113.4812.9512.2112.0211.6211.4211.2110.7910.579.417.786.825.713.05(2.2)24.6622.4820.0519.2718.1617.8817.2916.9916.6816.0615.7314.00

7、11.5810.158.504.54(2.3-1)39.5435.0830.2728.7526.6526.1025.024.4523.8822.7322.1419.0414.9112.5810.004.46(2.3-2)31.6029.0426.1825.2523.9323.6022.8922.5222.1621.4021.0018.8915.9014.1112.006.8实测桥梁碳化 深度39.7736.329.1428.5821.0820.6318.8227.9418.4414.3318.7923.918.0211.2910.548.59mmt k k k 2.85 10.6452.4、结论：1、从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