李斌

【摘要】混凝土的碳化嚴(yán)重影響建筑物的質(zhì)量，許多建筑物因混凝土碳化、內(nèi)部鋼筋銹蝕導(dǎo)致外部混凝土產(chǎn)生崩塌破壞。鑒于混凝土碳化的危害，本文從分析混凝土碳化機理入手，對影響混凝土碳化性能的影響因素以及控制混凝土碳化的基本措施進(jìn)行了初步探究。

【關(guān)鍵詞】混凝土；碳化性能；影響因素；控制措施

當(dāng)前，我國各類基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度不斷加大，混凝土的應(yīng)用日益廣泛，碳化作為影響混凝土建筑物質(zhì)量的一個重要問題，是空氣中CO2與水泥石中堿性物質(zhì)相互作用發(fā)生的物理和化學(xué)反應(yīng)過程，在一定條件下，混凝土碳化可增強密實性，提高抗腐蝕能力。但是，碳化降低了混凝土的堿性，使其失去了對鋼筋的保護(hù)作用，并加劇了混凝土收縮，導(dǎo)致混凝土裂縫和損壞。所以，對混凝土碳化性能的影響因素和控制措施進(jìn)行探究，成為混凝土應(yīng)用領(lǐng)域的一個重要研究課題。

一、混凝土的碳化機理和影響因素

1、混凝土的碳化機理

混凝土是由水、水泥、砂子和石子等組成的混合建筑材料，水與水泥發(fā)生發(fā)應(yīng)形成水化產(chǎn)物，將砂子、石子等粘結(jié)在一起，形成硬度很強的整體?；炷恋奶蓟瞧渌a(chǎn)物與空氣中CO2作用，改變了混凝土的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生碳酸鈣及其他物質(zhì)的現(xiàn)象。具體就是空氣中的CO2進(jìn)入混凝土內(nèi)部的氣泡、孔隙內(nèi)，并溶解于其中，與水泥水化產(chǎn)生的硅酸三鈣、硅酸二鈣等形成碳酸鈣，引起混凝土氣相、液相、固相變化的復(fù)雜的物理和化學(xué)連續(xù)反應(yīng)。

2、混凝土碳化的影響因素

一是內(nèi)部因素，主要包括水泥含量、品種、水灰比、集料品種和級配以及施工質(zhì)量等。增加水泥用量，可以提高混凝土的密實性，增加混凝土的堿性儲備，增強抗碳化的性能，所以混凝土碳化速度隨水泥含量增多而減少。不同水泥品種因礦物組成、外加劑、生料成分、混合材料不同，影響著水泥的活性和混凝土堿度，水泥中熟料越多，碳化速度越慢；外加劑可提高抗?jié)B透性，減弱碳化速度；早強劑等物質(zhì)使用過量會造成鋼筋銹蝕，應(yīng)加以控制。在混凝土的配制中，水灰比越低，混凝土的強度越高、密實性越好，而水灰比越高，單位水泥用量就會越少，混凝土單位體積內(nèi)的Ca （OH）2含量也就相應(yīng)越少，所以碳化速度就越快，在水泥用量相同的情況下，增大水灰比就會增加混凝土中含有的孔隙，降低其密實性，增大滲透性，加快其碳化?；炷恋募掀贩N和級配不一樣，就會造成內(nèi)部孔隙差別大、密實性降低，所以，普通混凝土的抗碳化性能最強。施工質(zhì)量也會影響混凝土的碳化速度，施工質(zhì)量低、振搗不密實、養(yǎng)護(hù)不善等，會使混凝土密實度降低，蜂窩麻面增加，為CO2、氧氣和水分的侵入提供了空間，加快了碳化，同時，混凝土早期養(yǎng)護(hù)工作不到位，會造成水泥水化不充分，增大表層混凝土滲透性，加快碳化速度。

二是外部因素，主要是環(huán)境因素，包括溫度、濕度、CO2等酸性介質(zhì)含量、凍融等。溫度方面，如果急劇降低，會使混凝土表面收縮，產(chǎn)生拉力超過混凝土抗拉強度后就會使其表面開裂，形成裂縫甚至使其脫落，使CO2和水分更容易進(jìn)入混凝土內(nèi)部，加快碳化速度。濕度方面，如果濕度較低，過于干燥，CO2無法溶于水形成 H2CO3，也就無法與 Ca（OH）2進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，所以碳化就無法進(jìn)行，但是，混凝土碳化本身就是釋放水分的過程，所以相對濕度過大，碳化形成的水分無法釋放時，也會抑制碳化速度，實驗表明，相對濕度0.5—0.7時，混凝土碳化速度最快。CO2等酸性介質(zhì)滲透進(jìn)入混凝土孔隙后會生成酸，與水泥中的氧化鈣、鋁酸鹽、硅酸鹽等化合物中和，使水泥變質(zhì)，降低混凝土堿性，從而引起混凝土碳化，有關(guān)實驗表明，混凝土的碳化速度與CO2含量的平方根成正比，所以，CO2等酸性介質(zhì)越多，碳化速度越快。凍融和滲漏方面，混凝土的水分飽和、水位變化、溫度變化會使孔隙中的水分交替性凍結(jié)膨脹和融解松弛，所以溫度變化越劇烈，產(chǎn)生的凍結(jié)和融解就越多，更容易造成混凝土疏松或裂縫，加快碳化速度；而滲漏水分會使其中的氫氧化鈣流失，在表面形成碳酸鈣結(jié)晶體，溶解水化后生成的產(chǎn)物會降低混凝土的強度和堿性，增加鋼筋的銹蝕程度。

二、混凝土的碳化實驗及碳化預(yù)防和處理措施

1、混凝土的碳化實驗

先除掉混凝土表層，隨后滴入酚酞劑，若變色則說明有碳化現(xiàn)象，并能根據(jù)變色深度查看碳化深度。具體測試中，可通過99%的酒精加 1%的酚酞液配置淺色測試劑，將混凝土鑿到需要測試的深度后，清理表面雜物，滴入測試劑，幾分鐘后觀察顏色變化，變?yōu)榧t色就是未碳化，不變色說明已碳化。由于不同深度碳化程度不同，所以要在不同深度多次進(jìn)行實驗取平均值作為混凝土的碳化程度值。測試完成后，要將混凝土的鑿開部位用環(huán)氧樹脂砂漿封閉，防止裸露面繼續(xù)碳化。

2、混凝土碳化處理措施

對于碳化較深，鋼筋銹蝕嚴(yán)重的，要進(jìn)行重建；對碳化深度小，未造成鋼筋銹蝕的，可粉刷涂料進(jìn)行封閉處理；對碳化深度大于鋼筋保護(hù)層厚度、碳化層剝落的，要除掉碳化層，澆筑高強度混凝土；對鋼筋嚴(yán)重銹蝕的，要在修補前進(jìn)行除銹處理。

3、混凝土碳化預(yù)防措施

防止混凝土碳化，首先要合理設(shè)計混凝土配置比，多選用鋼材、塑料等制成的施工模板，并保證表面光滑、安裝牢固，在混凝土達(dá)到一定強度后再拆除模板。為保證混凝土密實性，要采用機械震搗方式進(jìn)行搗實處理。混凝土施工完畢后，要覆蓋草料，根據(jù)實際情況澆水養(yǎng)護(hù)。一旦發(fā)現(xiàn)混凝土有剝落、裂縫現(xiàn)象，要及時對表面涂刷涂料使其與空氣層隔絕，防止裂縫、剝落繼續(xù)擴大，必要時可進(jìn)行混凝土補強處理。

三、結(jié)論

綜上所述，混凝土碳化嚴(yán)重影響混凝土構(gòu)筑物的質(zhì)量，通過對其碳化機理及影響因素進(jìn)行分析，并對碳化測試簡易實驗進(jìn)行研究，最后結(jié)合實際應(yīng)用對混凝土碳化的預(yù)防和處理措施進(jìn)行了探究。

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