环保型裂缝修复材料对混凝土抗碳化性能的影响

谢利宝++徐翚++赵月悦++赵端端

摘 要：混凝土碳化会导致混凝土中的钢筋脱钝，从而引起钢筋锈蚀，最终影响到混凝土结构的耐久性。该文对环保型裂缝修复材料处理试件进行了抗碳化性能试验。试验结果表明：相比普通混凝土试件，ECRM处理后试件的碳化深度减小，且混凝土碳化速率提前出现下降趋势，ECRM能有效增强混凝土的抗碳化能力。

关键词：环保型裂纹修复材料 混凝土 抗碳化性能

中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（a）-0092-02

大气环境中的CO2引起的混凝土中HP值下降的过程称为混凝土的碳化，碳化是最普遍的混凝土中性化过程。碳化反应的主要产物碳酸钙属非溶解性钙盐，因此混凝土的凝胶孔隙和部分毛细孔隙将被碳化产物堵塞，使混凝土的密实度和强度有所提高。一般情况下混凝土的碳化深度较浅，大致与钢筋保护层厚度相当，因此从整体上，碳化对混凝土力学性能及构件受力性能的负面影响不大。但是，混凝土碳化使混凝土的PH值减低，导致混凝土中的钢筋脱钝，从而引起钢筋的锈蚀，最终影响到混凝土结构的耐久性[1-3]。混凝土碳化是一般大气环境下混凝土中钢筋脱钝锈蚀的前提条件。

环保型裂缝修复材料（简称ECRM）能激化混凝土内部未水化水泥颗粒继续水化，形成不溶性的结晶体混合物堵塞孔隙和裂缝，从而一定程度上阻碍了CO2引起的混凝土碳化过程。国内已有部分学者就ECRM对混凝土的力学性能、耐化学侵蚀和抗冻融性能的影响展开研究，认为经ECRM处理的混凝土试件，各方面性能得到了不同程度的提高[4-6]。

该文将通过混凝土基准试件与ECRM处理后试件性能的对比分析，研究ECRM抗混凝土抗碳化性能的影响。

1 ECRM主要功能

ECRM包括主剂以及辅助剂两种，ECRM主剂的主要成分是无机盐类，外观为无色透明液体，PH值在11.3以上，辅助剂的主要成分为特殊亚硝酸盐，外观为青色，PH值在10.3以上。ECRM是一种激化混凝土中水泥进行水化反应的反应促进剂。主要功能有：

（1） 将其应用于新浇筑混凝土，通过促进早期混凝土充分实现水泥的水化反应，形成稳定的水化硅酸钙（CSH）晶体，实现混凝土自密实，提高混凝土强度，增强结构的耐久性。

（2） 将其应用于在役混凝土进行混凝土裂缝的修复，依靠ECRM自身较强的渗透性及促进未水化水泥的进一步水化反应功能，实现混凝土中裂缝的自动闭合，从而达到增强其耐久性目的。从而实现混凝土中裂缝的自动闭合，达到结构修复目的。

2 碳化反应试验

2.1 试验原理

ECRM能与混凝土中的Ca（OH）2进行反应生成稳定的CSH晶体，并且激化混凝土内部未水化的水泥颗粒继续发生水化反应，形成不溶性的结晶体混合物堵塞孔隙和裂缝，从而提高混凝土的密实性和实现混凝土裂缝的自愈合。

2.2 试验材料及试件制备

ECRM：无色透明液体状，实验室自备。

水泥：江苏双龙集团所生产的双猴牌、等级为32.5的普通硅酸盐水泥。

碎石：粒径为5～25。

砂：Ⅱ区中砂，细度模数为2.7。

水：普通饮用水。

混凝土配合比如表1所示。混凝土抗碳化试件为150 mm×150 mm×150 mm试件，每组试件三个，共四组试件，其中三组按照ECRM涂抹量为0.1 kg/m2、0.2 kg/m2、0.3 kg/m2进行涂抹，另外一组不涂抹ECRM以作为对比基准试件。

2.3 试验方法

混凝土快速碳化试验按照《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法》进行[7]。试件在标准条件下养护28 d后，将试件置于温度为20±5 ℃、相对湿度为70±5%、二氧化碳浓度为20±3%的碳化箱中进行碳化。碳化到规定时间后，用压力机将试件劈开，用1%浓度的酚酞酒精指示液喷于断面处，从试件表面到变色边界测量10处距离，以其算术平均值作为碳化深度。混凝土碳化试验箱如图1所示，混凝土试件如图2所示。

3 试验结果与分析

对不同ECRM涂抹量的试件，分别测量了7d碳化深度、14d碳化深度和28d碳化深度，测量结果见表2、图3、图4所示。

从表2可知，混凝土碳化深度随时间延长而增长，ECRM涂抹试件碳化深度增长速率较基准试件小，碳化深度随着ECRM涂量的增加而减小。

由图3可知，基准试件在碳化前14d内碳化深度变化剧烈，14d后碳化深度随碳化时间缓慢上升，变化趋缓。混凝土碳化过程中，侵蚀进入混凝土内部的CO2和水泥水化产物反应，主要生成CaCO3等固态物质，这些固态物质堵塞在混凝土孔隙中，时混凝土的孔隙率下降，大孔减小，从而减弱了后续的CO2扩散，并使混凝土的密实度提高。因此，基准试件在14d后碳化深度增长速率下降。

ECRM涂抹试件在碳化初始阶段，其碳化速率小于基准试件，且碳化深度变化显著。ECRM涂抹试件在碳化7d后，碳化深度增长速率就出现减缓的趋势，比基准试件碳化深度增长速率减缓时间早。说明ECRM涂抹试件孔隙率较基准试件大大降低，减缓了CO2进入混凝土内部进行碳化反应，增强了混凝土的抗碳化能力。

由图4可知，ECRM涂量越大，其碳化深度越小。ECRM涂抹量为0.1 kg/m2的试件28 d碳化深度比基准试件降低了12.46%；ECRM涂抹量为0.2 kg/m2的试件28 d碳化深度比基准试件降低了27.52%；ECRM涂抹量为0.3 kg/m2的试件28 d碳化深度比基准试件降低了33.23%。ECRM涂抹量为0.2 kg/m2的试件与涂抹量为0.3 kg/m2的试件碳化深度降低程度较为接近，从图4-2知，两者碳化深度随时间变化规律一致，因此，从增强混凝土抗碳化性能和经济性考虑，建议在进行ECRM抗碳化施工时，ECRM的涂抹用量采用0.2 kg/m2。

4 结语

（1）ECRM涂抹试件碳化深度低于基准试件，且ECRM涂抹试件的碳化深度增长速率较早降低，说明ECRM能有效增强混凝土的抗碳化能力。

（2）ECRM用量越多，试件的抗碳化能力越明显，但从增强混凝土抗碳化性能和经济性考虑，建议在进行ECRM抗碳化施工时，ECRM的涂抹用量采用0.2 kg/m2。

参考文献

[1] 金良伟.混凝土结构耐久性[M].北京：科学出版社，2002.

[2] 覃维祖.混凝土耐久性若干问题讨论[J].建筑技术，2000，31（1）：19-21.

[3] 卢木.混凝土耐久性研究现状和研究方向[J].工业建筑，1997（5）：1-6.

[4] 吉伯海.环保型裂缝修复材料对混凝土构件基本性能的影响[J].混凝土与水泥制品，2009.

[5] 吉伯海，张宇峰.环保型裂缝修复材料对混凝土碱集料反应的抑制效果[J].混凝土与水泥制品，2009.

[6] 吉伯海，彭昌宪.环保型裂缝修复材料对混凝土耐化学侵蚀和抗冻融性能的影响[J].混凝土与水泥制品，2009（2）.

[7] 普通混凝土长期性能和耐久性试验方法（GBJ82-85）[S].北京：中国工业出版社，1985.endprint

摘 要：混凝土碳化会导致混凝土中的钢筋脱钝，从而引起钢筋锈蚀，最终影响到混凝土结构的耐久性。该文对环保型裂缝修复材料处理试件进行了抗碳化性能试验。试验结果表明：相比普通混凝土试件，ECRM处理后试件的碳化深度减小，且混凝土碳化速率提前出现下降趋势，ECRM能有效增强混凝土的抗碳化能力。

关键词：环保型裂纹修复材料 混凝土 抗碳化性能

中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（a）-0092-02

大气环境中的CO2引起的混凝土中HP值下降的过程称为混凝土的碳化，碳化是最普遍的混凝土中性化过程。碳化反应的主要产物碳酸钙属非溶解性钙盐，因此混凝土的凝胶孔隙和部分毛细孔隙将被碳化产物堵塞，使混凝土的密实度和强度有所提高。一般情况下混凝土的碳化深度较浅，大致与钢筋保护层厚度相当，因此从整体上，碳化对混凝土力学性能及构件受力性能的负面影响不大。但是，混凝土碳化使混凝土的PH值减低，导致混凝土中的钢筋脱钝，从而引起钢筋的锈蚀，最终影响到混凝土结构的耐久性[1-3]。混凝土碳化是一般大气环境下混凝土中钢筋脱钝锈蚀的前提条件。

环保型裂缝修复材料（简称ECRM）能激化混凝土内部未水化水泥颗粒继续水化，形成不溶性的结晶体混合物堵塞孔隙和裂缝，从而一定程度上阻碍了CO2引起的混凝土碳化过程。国内已有部分学者就ECRM对混凝土的力学性能、耐化学侵蚀和抗冻融性能的影响展开研究，认为经ECRM处理的混凝土试件，各方面性能得到了不同程度的提高[4-6]。

该文将通过混凝土基准试件与ECRM处理后试件性能的对比分析，研究ECRM抗混凝土抗碳化性能的影响。

1 ECRM主要功能

ECRM包括主剂以及辅助剂两种，ECRM主剂的主要成分是无机盐类，外观为无色透明液体，PH值在11.3以上，辅助剂的主要成分为特殊亚硝酸盐，外观为青色，PH值在10.3以上。ECRM是一种激化混凝土中水泥进行水化反应的反应促进剂。主要功能有：

（1） 将其应用于新浇筑混凝土，通过促进早期混凝土充分实现水泥的水化反应，形成稳定的水化硅酸钙（CSH）晶体，实现混凝土自密实，提高混凝土强度，增强结构的耐久性。

（2） 将其应用于在役混凝土进行混凝土裂缝的修复，依靠ECRM自身较强的渗透性及促进未水化水泥的进一步水化反应功能，实现混凝土中裂缝的自动闭合，从而达到增强其耐久性目的。从而实现混凝土中裂缝的自动闭合，达到结构修复目的。

2 碳化反应试验

2.1 试验原理

ECRM能与混凝土中的Ca（OH）2进行反应生成稳定的CSH晶体，并且激化混凝土内部未水化的水泥颗粒继续发生水化反应，形成不溶性的结晶体混合物堵塞孔隙和裂缝，从而提高混凝土的密实性和实现混凝土裂缝的自愈合。

2.2 试验材料及试件制备

ECRM：无色透明液体状，实验室自备。

水泥：江苏双龙集团所生产的双猴牌、等级为32.5的普通硅酸盐水泥。

碎石：粒径为5～25。

砂：Ⅱ区中砂，细度模数为2.7。

水：普通饮用水。

混凝土配合比如表1所示。混凝土抗碳化试件为150 mm×150 mm×150 mm试件，每组试件三个，共四组试件，其中三组按照ECRM涂抹量为0.1 kg/m2、0.2 kg/m2、0.3 kg/m2进行涂抹，另外一组不涂抹ECRM以作为对比基准试件。

2.3 试验方法

混凝土快速碳化试验按照《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法》进行[7]。试件在标准条件下养护28 d后，将试件置于温度为20±5 ℃、相对湿度为70±5%、二氧化碳浓度为20±3%的碳化箱中进行碳化。碳化到规定时间后，用压力机将试件劈开，用1%浓度的酚酞酒精指示液喷于断面处，从试件表面到变色边界测量10处距离，以其算术平均值作为碳化深度。混凝土碳化试验箱如图1所示，混凝土试件如图2所示。

3 试验结果与分析

对不同ECRM涂抹量的试件，分别测量了7d碳化深度、14d碳化深度和28d碳化深度，测量结果见表2、图3、图4所示。

从表2可知，混凝土碳化深度随时间延长而增长，ECRM涂抹试件碳化深度增长速率较基准试件小，碳化深度随着ECRM涂量的增加而减小。

由图3可知，基准试件在碳化前14d内碳化深度变化剧烈，14d后碳化深度随碳化时间缓慢上升，变化趋缓。混凝土碳化过程中，侵蚀进入混凝土内部的CO2和水泥水化产物反应，主要生成CaCO3等固态物质，这些固态物质堵塞在混凝土孔隙中，时混凝土的孔隙率下降，大孔减小，从而减弱了后续的CO2扩散，并使混凝土的密实度提高。因此，基准试件在14d后碳化深度增长速率下降。

ECRM涂抹试件在碳化初始阶段，其碳化速率小于基准试件，且碳化深度变化显著。ECRM涂抹试件在碳化7d后，碳化深度增长速率就出现减缓的趋势，比基准试件碳化深度增长速率减缓时间早。说明ECRM涂抹试件孔隙率较基准试件大大降低，减缓了CO2进入混凝土内部进行碳化反应，增强了混凝土的抗碳化能力。

由图4可知，ECRM涂量越大，其碳化深度越小。ECRM涂抹量为0.1 kg/m2的试件28 d碳化深度比基准试件降低了12.46%；ECRM涂抹量为0.2 kg/m2的试件28 d碳化深度比基准试件降低了27.52%；ECRM涂抹量为0.3 kg/m2的试件28 d碳化深度比基准试件降低了33.23%。ECRM涂抹量为0.2 kg/m2的试件与涂抹量为0.3 kg/m2的试件碳化深度降低程度较为接近，从图4-2知，两者碳化深度随时间变化规律一致，因此，从增强混凝土抗碳化性能和经济性考虑，建议在进行ECRM抗碳化施工时，ECRM的涂抹用量采用0.2 kg/m2。

4 结语

（1）ECRM涂抹试件碳化深度低于基准试件，且ECRM涂抹试件的碳化深度增长速率较早降低，说明ECRM能有效增强混凝土的抗碳化能力。

（2）ECRM用量越多，试件的抗碳化能力越明显，但从增强混凝土抗碳化性能和经济性考虑，建议在进行ECRM抗碳化施工时，ECRM的涂抹用量采用0.2 kg/m2。

参考文献

[1] 金良伟.混凝土结构耐久性[M].北京：科学出版社，2002.

[2] 覃维祖.混凝土耐久性若干问题讨论[J].建筑技术，2000，31（1）：19-21.

[3] 卢木.混凝土耐久性研究现状和研究方向[J].工业建筑，1997（5）：1-6.

[4] 吉伯海.环保型裂缝修复材料对混凝土构件基本性能的影响[J].混凝土与水泥制品，2009.

[5] 吉伯海，张宇峰.环保型裂缝修复材料对混凝土碱集料反应的抑制效果[J].混凝土与水泥制品，2009.

[6] 吉伯海，彭昌宪.环保型裂缝修复材料对混凝土耐化学侵蚀和抗冻融性能的影响[J].混凝土与水泥制品，2009（2）.

[7] 普通混凝土长期性能和耐久性试验方法（GBJ82-85）[S].北京：中国工业出版社，1985.endprint

摘 要：混凝土碳化会导致混凝土中的钢筋脱钝，从而引起钢筋锈蚀，最终影响到混凝土结构的耐久性。该文对环保型裂缝修复材料处理试件进行了抗碳化性能试验。试验结果表明：相比普通混凝土试件，ECRM处理后试件的碳化深度减小，且混凝土碳化速率提前出现下降趋势，ECRM能有效增强混凝土的抗碳化能力。

关键词：环保型裂纹修复材料 混凝土 抗碳化性能

中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（a）-0092-02

大气环境中的CO2引起的混凝土中HP值下降的过程称为混凝土的碳化，碳化是最普遍的混凝土中性化过程。碳化反应的主要产物碳酸钙属非溶解性钙盐，因此混凝土的凝胶孔隙和部分毛细孔隙将被碳化产物堵塞，使混凝土的密实度和强度有所提高。一般情况下混凝土的碳化深度较浅，大致与钢筋保护层厚度相当，因此从整体上，碳化对混凝土力学性能及构件受力性能的负面影响不大。但是，混凝土碳化使混凝土的PH值减低，导致混凝土中的钢筋脱钝，从而引起钢筋的锈蚀，最终影响到混凝土结构的耐久性[1-3]。混凝土碳化是一般大气环境下混凝土中钢筋脱钝锈蚀的前提条件。

环保型裂缝修复材料（简称ECRM）能激化混凝土内部未水化水泥颗粒继续水化，形成不溶性的结晶体混合物堵塞孔隙和裂缝，从而一定程度上阻碍了CO2引起的混凝土碳化过程。国内已有部分学者就ECRM对混凝土的力学性能、耐化学侵蚀和抗冻融性能的影响展开研究，认为经ECRM处理的混凝土试件，各方面性能得到了不同程度的提高[4-6]。

该文将通过混凝土基准试件与ECRM处理后试件性能的对比分析，研究ECRM抗混凝土抗碳化性能的影响。

1 ECRM主要功能

ECRM包括主剂以及辅助剂两种，ECRM主剂的主要成分是无机盐类，外观为无色透明液体，PH值在11.3以上，辅助剂的主要成分为特殊亚硝酸盐，外观为青色，PH值在10.3以上。ECRM是一种激化混凝土中水泥进行水化反应的反应促进剂。主要功能有：

（1） 将其应用于新浇筑混凝土，通过促进早期混凝土充分实现水泥的水化反应，形成稳定的水化硅酸钙（CSH）晶体，实现混凝土自密实，提高混凝土强度，增强结构的耐久性。

（2） 将其应用于在役混凝土进行混凝土裂缝的修复，依靠ECRM自身较强的渗透性及促进未水化水泥的进一步水化反应功能，实现混凝土中裂缝的自动闭合，从而达到增强其耐久性目的。从而实现混凝土中裂缝的自动闭合，达到结构修复目的。

2 碳化反应试验

2.1 试验原理

ECRM能与混凝土中的Ca（OH）2进行反应生成稳定的CSH晶体，并且激化混凝土内部未水化的水泥颗粒继续发生水化反应，形成不溶性的结晶体混合物堵塞孔隙和裂缝，从而提高混凝土的密实性和实现混凝土裂缝的自愈合。

2.2 试验材料及试件制备

ECRM：无色透明液体状，实验室自备。

水泥：江苏双龙集团所生产的双猴牌、等级为32.5的普通硅酸盐水泥。

碎石：粒径为5～25。

砂：Ⅱ区中砂，细度模数为2.7。

水：普通饮用水。

混凝土配合比如表1所示。混凝土抗碳化试件为150 mm×150 mm×150 mm试件，每组试件三个，共四组试件，其中三组按照ECRM涂抹量为0.1 kg/m2、0.2 kg/m2、0.3 kg/m2进行涂抹，另外一组不涂抹ECRM以作为对比基准试件。

2.3 试验方法

混凝土快速碳化试验按照《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法》进行[7]。试件在标准条件下养护28 d后，将试件置于温度为20±5 ℃、相对湿度为70±5%、二氧化碳浓度为20±3%的碳化箱中进行碳化。碳化到规定时间后，用压力机将试件劈开，用1%浓度的酚酞酒精指示液喷于断面处，从试件表面到变色边界测量10处距离，以其算术平均值作为碳化深度。混凝土碳化试验箱如图1所示，混凝土试件如图2所示。

3 试验结果与分析

对不同ECRM涂抹量的试件，分别测量了7d碳化深度、14d碳化深度和28d碳化深度，测量结果见表2、图3、图4所示。

从表2可知，混凝土碳化深度随时间延长而增长，ECRM涂抹试件碳化深度增长速率较基准试件小，碳化深度随着ECRM涂量的增加而减小。

由图3可知，基准试件在碳化前14d内碳化深度变化剧烈，14d后碳化深度随碳化时间缓慢上升，变化趋缓。混凝土碳化过程中，侵蚀进入混凝土内部的CO2和水泥水化产物反应，主要生成CaCO3等固态物质，这些固态物质堵塞在混凝土孔隙中，时混凝土的孔隙率下降，大孔减小，从而减弱了后续的CO2扩散，并使混凝土的密实度提高。因此，基准试件在14d后碳化深度增长速率下降。

ECRM涂抹试件在碳化初始阶段，其碳化速率小于基准试件，且碳化深度变化显著。ECRM涂抹试件在碳化7d后，碳化深度增长速率就出现减缓的趋势，比基准试件碳化深度增长速率减缓时间早。说明ECRM涂抹试件孔隙率较基准试件大大降低，减缓了CO2进入混凝土内部进行碳化反应，增强了混凝土的抗碳化能力。

由图4可知，ECRM涂量越大，其碳化深度越小。ECRM涂抹量为0.1 kg/m2的试件28 d碳化深度比基准试件降低了12.46%；ECRM涂抹量为0.2 kg/m2的试件28 d碳化深度比基准试件降低了27.52%；ECRM涂抹量为0.3 kg/m2的试件28 d碳化深度比基准试件降低了33.23%。ECRM涂抹量为0.2 kg/m2的试件与涂抹量为0.3 kg/m2的试件碳化深度降低程度较为接近，从图4-2知，两者碳化深度随时间变化规律一致，因此，从增强混凝土抗碳化性能和经济性考虑，建议在进行ECRM抗碳化施工时，ECRM的涂抹用量采用0.2 kg/m2。

4 结语

（1）ECRM涂抹试件碳化深度低于基准试件，且ECRM涂抹试件的碳化深度增长速率较早降低，说明ECRM能有效增强混凝土的抗碳化能力。

（2）ECRM用量越多，试件的抗碳化能力越明显，但从增强混凝土抗碳化性能和经济性考虑，建议在进行ECRM抗碳化施工时，ECRM的涂抹用量采用0.2 kg/m2。

参考文献

[1] 金良伟.混凝土结构耐久性[M].北京：科学出版社，2002.

[2] 覃维祖.混凝土耐久性若干问题讨论[J].建筑技术，2000，31（1）：19-21.

[3] 卢木.混凝土耐久性研究现状和研究方向[J].工业建筑，1997（5）：1-6.

[4] 吉伯海.环保型裂缝修复材料对混凝土构件基本性能的影响[J].混凝土与水泥制品，2009.

[5] 吉伯海，张宇峰.环保型裂缝修复材料对混凝土碱集料反应的抑制效果[J].混凝土与水泥制品，2009.

[6] 吉伯海，彭昌宪.环保型裂缝修复材料对混凝土耐化学侵蚀和抗冻融性能的影响[J].混凝土与水泥制品，2009（2）.

[7] 普通混凝土长期性能和耐久性试验方法（GBJ82-85）[S].北京：中国工业出版社，1985.endprint