CN112979340A

CN112979340A - 钢筋混凝土的养护方法

Info

Publication number: CN112979340A
Application number: CN202110200490.XA
Authority: CN
Inventors: 王琰帅; 董必钦; 刘敏; 洪舒贤; 张媛媛; 邢锋
Original assignee: Shenzhen University
Current assignee: Shenzhen University
Priority date: 2021-02-23
Filing date: 2021-02-23
Publication date: 2021-06-18

Abstract

本申请涉及混凝土工艺技术领域，提供了一种钢筋混凝土的养护方法，包括如下步骤：将钢筋与混凝土混合成型，得到钢筋混凝土；将所述钢筋混凝土进行预养处理，然后置于含二氧化碳的气体中进行碳化处理；其中，所述预养处理的条件包括：相对湿度范围为20％～80％，温度范围为5℃～60℃，风速范围为0～5m/s；所述含二氧化碳的气体中二氧化碳体积分数为20％～100％，气体压力为1‑10bar。本申请通过前期特有的预养处理，使得钢筋混凝土具有高早期强度和高二氧化碳吸收率，因此碳化养护时碳化深度和渗透系数可控，这样养护后的钢筋混凝土中钢筋锈蚀风险低，具有很好的应用前景。

Description

钢筋混凝土的养护方法

技术领域

本申请属于混凝土工艺技术领域，尤其涉及一种钢筋混凝土的养护方法。

背景技术

温室效应是造成全球气温上升的重要原因，而影响温室效应的关键因素之一是大气中二氧化碳的含量。2020年，我国水泥的年产量达到23亿吨，体量大，利用水泥混凝土吸收储存二氧化碳成为了近年来科研和工业界的热点。

碳化养护是指将新拌的水泥混凝土材料置于高浓度二氧化碳的环境，从而可以和二氧化碳发生化学反应，该反应可以消耗二氧化碳；在这个过程中，水泥混凝土的早期强度也能得到快速发展，耐硫酸盐、抗冻融循环的能力得到有效增强。因此，利用二氧化碳养护水泥基材料是一种颇具前景的方法。目前在实际工业应用中，碳化养护主要应用于素混凝土，却难以应用于钢筋混凝土，主要原因是二氧化碳反应会形成一个低碱度的碳化层，而该碳化层的深度难以控制，该碳化层中碱度的降低有可能会破坏钢筋表面的钝化膜，从而使钢筋混凝土在长期服役过程中造成钢筋易锈蚀的风险。

因此，相关技术有待改进。

发明内容

本申请的目的在于提供一种钢筋混凝土的养护方法，旨在解决钢筋混凝土中的钢筋易锈蚀的问题。

为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

本申请提供一种钢筋混凝土的养护方法，包括如下步骤：

将钢筋与混凝土混合成型，得到钢筋混凝土；

将所述钢筋混凝土进行预养处理，然后置于含二氧化碳的气体中进行碳化处理；

其中，所述预养处理的条件包括：相对湿度范围为20％～80％，温度范围为5℃～60℃，风速范围为0～5m/s；所述含二氧化碳的气体中二氧化碳体积分数为20％～100％，气体压力为1-10bar。

本申请提供的钢筋混凝土的养护方法，将成型后的钢筋混凝土先在一定的相对湿度、温度和风速的环境中进行预养处理，然后进行碳化养护；通过前期特有的预养处理，使得钢筋混凝土具有高早期强度和高二氧化碳吸收率，因此碳化养护时碳化深度和渗透系数可控，这样养护后的钢筋混凝土中钢筋锈蚀风险低，具有很好的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的钢筋混凝土的养护方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。

本申请实施例提供一种钢筋混凝土的养护方法，如图1所示，该养护方法包括如下步骤：

S01：将钢筋与混凝土混合成型，得到钢筋混凝土；

S02：将所述钢筋混凝土进行预养处理，然后置于含二氧化碳的气体中进行碳化处理；

由于钢筋混凝土是混凝土结构构件中不可缺少的部分，因此，适用于钢筋混凝土的养护方式具有重要意义。混凝土水含量是影响碳化效率的决定性因素，一方面，碳化反应需要一定量的水参与；另一方面，由于二氧化碳在水中的扩散速率比空气中低4个数量级，过量的水会阻止二氧化碳与水泥矿物接触，从而阻止碳化反应的发生。而表面失水与环境中的湿度、温度、风速等因素有关，本申请通过特有的预养处理的条件：即相对湿度范围为20％～80％，温度范围为5℃～60℃，风速范围为0～5m/s；从而调节在钢筋混凝土表面到内部的分布--构筑失水量大的表面(深度小)及梯度大的失水界面，从而进行碳化养护可以形成碳化深度小但是致密的碳化层，使得碳化深度及渗透系数可控，由此解决钢筋混凝土在碳化养护条件存在的潜在钢筋锈蚀问题。

本申请经过上述养护方法后，钢筋混凝土的强度为20～80MPa，固碳量为13％～30％(相比胶凝材料质量)，抗钢筋锈蚀能力不低于同等级混凝土。

在一个实施例中，上述预养处理的条件包括：相对湿度范围为30％～50％，温度范围为40℃～60℃，风速范围为3～5m/s。进一步地，所述预养处理的时间为1-15h。上述环境进行预养处理，使钢筋混凝土表面失水效果更佳。

碳化养护过程中，二氧化碳与水泥颗粒中的硅酸三钙和硅酸二钙快速反应，使得反应后的固相体积增加，从而明显降低了表层混凝土的孔隙率并改善了孔结构。本申请通过前期特有的预养处理，然后在气体压力为1-10bar、且二氧化碳体积分数为80％～100％的含二氧化碳的气体中进行碳化养护，碳化效果更佳。进一步地，所述碳化处理的时间为2-24h。

在一个实施例中，所述钢筋为Q235钢筋。

在一个实施例中，所述混凝土包括：

水泥：10～40份

矿渣：0～40份

砂：20～80份

石头：20～80份

减水剂：0～2份

水：8～30份。

按照上述比例的原料混合与钢筋一起成型，终凝后拆模，即得到钢筋混凝土。

进一步地，所述混凝土包括：水泥：20～30份，如20份、25份、30份等；矿渣：10～30份，如10份、15份、20份、25份、30份等；砂：30～50份，如30份、35份、40份、45份、50份等；石头：30～50份，如30份、35份、40份、45份、50份等；减水剂：1～2份，如1份、1.5份、2份等；水：8～15份，如8份、10份、12份、14份、15份等。

进一步地，所述减水剂为聚羧酸减水剂。所述砂的粒径为：0.16-4.5mm，所述石头的粒径为：4.5-25mm。上述比例和尺寸的原料得到的混凝土性能更佳。

进一步地，所述将钢筋与混凝土混合成型后，还包括在带模养护4-12h。具体地，将钢筋与混凝土混合成型，得到钢筋混凝土，然后带模养护4-12h；将所述钢筋混凝土进行预养处理，然后置于含二氧化碳的气体中进行碳化处理；其中，所述预养处理的条件包括：相对湿度范围为20％～80％，温度范围为5℃～60℃，风速范围为0～5m/s；所述含二氧化碳的气体中二氧化碳体积分数为20％～100％，气体压力为1-10bar。

在一个实施例中，适用于钢筋混凝土的养护方法，步骤包括：

(1)钢筋混凝土成型：

配料：将水泥、矿渣、砂、石头，按照以下比例进行调配，

水泥：10～40份

矿渣：0～40份

砂：20～80份

石头：20～80

减水剂：0～2份

水：8～30份；

将配料按照比例混合得到混凝土后与钢筋一起混合成型，并在达到终凝后拆模。

(2)养护

预养：将拆模后的样品置于不同相对湿度、温度、风速的环境中进行预养，其中，相对湿度范围为20％～80％，温度范围为5～60℃，风速为0～5m/s；

二氧化碳养护：将预养后的样品置于二氧化碳体积浓度为20％～100％的气体(气体压力为1-10bar)中，在二氧化碳气氛中养护时间为2-24小时。

本申请一实施例中，将普通硅酸盐水泥用作胶凝材料，所制备的混凝土按照重量计，包括水泥：10～40份，矿渣：0～40份，砂：20～80份，石头：20～80，减水剂：0～2份，水：8～30份。混凝土与置入的钢筋成型后，将成型好的混凝土放入不同相对湿度、温度、风速的环境中进行预养一定时间，其中，相对湿度范围为20％～80％，温度范围为5～60℃，风速为0～5m/s；在上述环境中失水1～5h。之后将预养好的钢筋混凝土放入二氧化碳浓度为5％～100％的腔体(气体压力为1-10bar)中碳化养护2～24小时，获得混凝土强度为20～80MPa，固碳量为13％～30％(相比胶凝材料质量)，抗钢筋锈蚀能力不低于同等级混凝土的碳化养护钢筋混凝土。相比于普通碳化养护方式而言，本申请碳化深度可控可调，在显著降低氯离子渗透系数的前提下减小碳化深度，而且钢筋混凝土更耐钢筋锈蚀。

下面结合具体实施例进行说明。

实施例1

一种钢筋混凝土的养护方法，步骤包括：

(1)钢筋混凝土成型：

配料：将水泥、矿渣、砂、石头，按照以下质量比例进行调配：

水泥：20份

矿渣：10份

砂：30份

石头：40份

减水剂：1份

水：15份

将配料按照上述比例混合得到混凝土后与Q235钢筋一起混合成型，并在带模养护12h后拆模。

(2)养护：

预养：将拆模后的样品置于一定相对湿度、温度、风速的环境中进行预养，其中，相对湿度范围为40％，温度范围为40℃，风速为5m/s；预养时间为3小时；

二氧化碳养护：将预养后的样品置于二氧化碳浓度为100％的气体中，气体压力为1bar，在二氧化碳气氛中养护时间为8小时。

该钢筋混凝土经上述养护方法养护后，碳化深度为10mm，养护后强度为45MPa，固碳量为15％(相比胶凝材料质量)，抗钢筋锈蚀能力不低于同等级普通养护混凝土。

实施例2

一种钢筋混凝土的养护方法，步骤包括：

(1)钢筋混凝土成型：

配料：将水泥、砂、石头，按照以下质量比例进行调配：

水泥：20份

砂：30份

石头：50

减水剂：2份

水：8份

将配料按照上述比例混合得到混凝土后与Q235钢筋一起混合成型，并在带模养护8h后拆模。

(2)养护：

预养：将拆模后的样品置于一定相对湿度、温度、风速的环境中进行预养，其中，相对湿度范围为30％，温度范围为60℃，风速为5m/s；预养时间为2小时；

二氧化碳养护：将预养后的样品置于二氧化碳浓度为100％的气体中，气体压力为3bar，在二氧化碳气氛中养护时间为12小时。

该钢筋混凝土经上述养护方法养护后，碳化深度为8mm，养护后强度为53MPa，固碳量为18％(相比胶凝材料质量)，抗钢筋锈蚀能力不低于同等级普通养护混凝土。

对比例1

一种钢筋混凝土的养护方法，步骤包括：

(1)钢筋混凝土成型：

水泥：20份

矿渣：10份

砂：30份

石头：40份

减水剂：1份

水：15份

(2)养护：

将拆模后的样品置于相对湿度100％，温度为20℃环境中养护14小时。

该钢筋混凝土经上述养护方法养护后，强度为20MPa，无二氧化碳吸收。

对比例2

一种钢筋混凝土的养护方法，步骤包括：

(1)钢筋混凝土成型：

配料：将水泥、砂、石头，按照以下质量比例进行调配：

水泥：20份

砂：30份

石头：50

减水剂：2份

水：8份

(2)养护：

将拆模后的样品，置于室温，相对湿度为60±5％的大气环境下预养失水18小时，并碳化24h小时。

该钢筋混凝土经上述养护方法养护后，强度为55MPa，固碳量为19％，碳化深度为16mm。因该普通碳化养护增加了碳化深度，从而有降低钢筋周围孔溶液pH、导致存在钢筋保护膜脱钝的风险。该对比例2养护后的钢筋混凝土其钢筋锈蚀速率相对本申请实施例2要快30％。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种钢筋混凝土的养护方法，其特征在于，包括如下步骤：

将钢筋与混凝土混合成型，得到钢筋混凝土；

2.如权利要求1所述的钢筋混凝土的养护方法，其特征在于，所述预养处理的条件包括：相对湿度范围为30％～50％，温度范围为40℃～60℃，风速范围为3～5m/s。

3.如权利要求1所述的钢筋混凝土的养护方法，其特征在于，所述预养处理的时间为1-15小时。

4.如权利要求1所述的钢筋混凝土的养护方法，其特征在于，所述含二氧化碳的气体中二氧化碳体积分数为80％～100％。

5.如权利要求1所述的钢筋混凝土的养护方法，其特征在于，其特征在于，所述碳化处理的时间为2-24h。

6.如权利要求1-5任一项所述的钢筋混凝土的养护方法，其特征在于，所述钢筋为Q235钢筋。

7.如权利要求1-5任一项所述的钢筋混凝土的养护方法，其特征在于，所述混凝土包括：

水泥：10～40份

矿渣：0～40份

砂：20～80份

石头：20～80份

减水剂：0～2份

水：8～30份。

8.如权利要求7所述的钢筋混凝土的养护方法，其特征在于，所述混凝土包括：

水泥：20～30份

矿渣：10～30份

砂：30～50份

石头：30～50份

减水剂：1～2份

水：8～15份。

9.如权利要求7所述的钢筋混凝土的养护方法，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂。

10.如权利要求1-5任一项所述的钢筋混凝土的养护方法，其特征在于，所述将钢筋与混凝土混合成型后，还包括在带模养护4-12h。