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建筑工程事故分析与处理读书报告

第一篇：建筑工程事故分析与处理读书报告建筑工程事故分析与处理读书报告——混凝土结构碳化研究摘要混凝土碳化是影响混凝土结构耐久性的重要原因之一，本文通过对混凝土碳化的机理的分析，从影响混凝土碳化的因素、碳化对混凝土的影响、混凝土碳化深度的测试方法、混凝土碳化深度的预测模型等方面着手进行研究，并提出了防止混凝土碳化或放慢碳化速度的相关措施，以提高混凝土耐久性。关键词混凝土，碳化机理，影响因素，测试方法，预测模型，预防措施正文1.碳化机理分析空气、土壤或地下水中酸性物质，如CO2、HCl、SO2、Cl2深入混凝土表面，与水泥石中的碱性物质发生反应的过程称为混凝土的中性化。空气中混凝土的碳化是混凝土中性化最常见的形式，它是水泥石中的水化产物与空气中CO2发生分解反应，使混凝土成分、结构和性能发生变化，使用功能下降的一种很复杂的物理化学过程。1.1碳化反应在充分水化的水泥石中，水化硅酸钙约占70％，氢氧化钙约占20％，钙矾石和单硫型水化铝酸钙约占7％。混凝土中可碳化成分主要是Ca(OH)2，此外还有水化硅酸钙(3CaO·2SiO2·3H2O)以及在有水状态下未水化的硅酸三钙(3CaO·SiO2)和硅酸二钙(2CaO·SiO2)。有资料显示，硬化水泥石中的Ca(OH)2和C-S-H分别与CO2反应的自由焓最小，因此最易碳化，其碳化反应式为：Ca(OH)2H2OCO2CaCO32H2O（G29874.75kJ/mol)03CaO2SiO23H2O3H2CO33CaCO032SiO26H2O(G29874.7kJ/mol)混凝土碳化速度主要取决于以下3个方面：①化学反应本身的速度；②CO2向混凝土内扩散的速度；③混凝土孔隙中可碳化物质，主要是Ca(OH)2的扩散速度。1.2碳化过程混凝土是一个多孔体，内部存在许多大小不一的毛细孔、孔隙、气泡，甚至缺陷，形成的水泥石结构是一个含固相、液相和气相的非均匀质体。空气中的CO2通过这些固有缺陷渗透到混凝土的孔隙和毛细管中，溶解于孔隙液相中形成H2CO3后发生碳化反应，由此可以看出，混凝土的碳化是在固相、液相和气相中进行的一个复杂的多相物理化学连续过程。反应后，毛细孔周围水泥石中的羟钙石补充溶解为Ca2+和OH-，反向扩散到孔隙液中，与继续扩散进来的CO2反应，一直到孔溶液中的pH值降为8.5～9.0时，这层毛细孔才不再进行这种中和反应，即所谓“已碳化”。碳化是一个由表及里、缓慢向混凝土内部扩散的过程，在混凝土完全碳化区之后形成部分碳化区和未碳化区。从理论上讲，未碳化混凝土的pH值约为12.5，完全碳化的混凝土的pH值为7，因此以pH值来划分不同的碳化区域。pH≥12.5的区段为未碳化区，pH=7的区段为完全碳化区，而7＜pH＜12.5的过渡区段则为部分碳化区。2.影响混凝土碳化的因素2.1外部因素2.1.1环境温度对于一般化学反应，温度每升高10℃，反应速度约增加2~3倍。温度升高将导致CO2扩散速度，离子运动速度提高。如新加坡地区常年气温偏高（日平均气温27℃），而欧洲地区的日平均气温仅为8~9℃，相同时间，相似的混凝土建筑物在新加坡的碳化深度要比欧洲地区明显加大。实验证明：环境温度对混凝土碳化速度的影响高于环境相对湿度。环境相对湿度不变，随着环境温度的升高，混凝土碳化速度明显增大，比如，对应70％的相对湿度，环境温度从10℃提高到50℃，混凝土的碳化速度提高了近3倍。在工程中也发现了由于温度过高而造成碳化速度明显加快的实例，如某企业食堂，1999年5月竣工，2000年5月发现该食堂厨房间两道梁（未做水泥砂浆抹面）底部出现沿梁长方向的裂缝，局部有混凝土脱落现象。该工程为两层框架结构，现场搅拌混凝土施工，检测中发现该裂缝梁的混凝土表面测试强度较低，设计要求保护层厚为35mm，实测保护层厚度为20mm左右，已完全碳化。分析原因，该梁处于高湿高温的环境中，再加上其保护层厚度不满足设计要求，致使CO2和水蒸气很容易穿过不密实的混凝土表面到达钢筋，钢筋表面锈蚀产生膨胀，形成向外张力，拱裂混凝土保护层。2.1.2环境相对湿度CO2只有溶于水后形成H2CO3方能和Ca(OH)2发生反应，但由于混凝土碳化本身即是一个释放水的过程，环境湿度过大造成CO2扩散速度变慢会抑制碳化。在对沿海地区的房屋进行调查后发现，在房屋上部碳化深度明显比下部大，主要原因为下部相对湿度较上部大。湿度过小时，混凝土处于较为干燥或含水率较低的状态，虽然CO2气体的扩散速度较快，但由于碳化反应所需水分不足，故碳化速度较慢，这就是为何我国内陆地区较沿海地区碳化明显的原因：文献认为相对湿度在55％时碳化速度最快；我国规范规定加速碳化试验的相对湿度是70％。虽然对于混凝土碳化速度较快的