賈星亮

（西京學(xué)院，陜西 西安710123)

混凝土的碳化主要指的是混凝土中的堿性物質(zhì)與空氣中的CO2反應(yīng)生成碳酸鹽或者其他物質(zhì)，使得混凝土內(nèi)的PH 值降低的過(guò)程。其本質(zhì)上是物理化學(xué)中的酸和堿反應(yīng)生成鹽和水的過(guò)程。研究表明混凝土內(nèi)部PH≥12.6 時(shí)，混凝土內(nèi)部會(huì)形成一種保護(hù)膜附著在鋼筋表面隔絕其與空氣的接觸從而使鋼筋不發(fā)生銹蝕，當(dāng)PH≤9 時(shí)，鋼筋表面的保護(hù)膜的保護(hù)作用會(huì)完全喪失掉，從而鋼筋遭到侵蝕，由于鐵銹的原因混凝土內(nèi)部會(huì)發(fā)生體積膨脹，進(jìn)而會(huì)造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生裂痕，隨著時(shí)間的流逝，最終會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)遭到破壞，也因此喪失了可靠性。因此，研究混凝土的碳化對(duì)提高混凝土的耐久性而言是個(gè)非常好的出發(fā)點(diǎn)。

1 混凝土碳化的機(jī)理

混凝土主要是由水泥、沙子、石子通過(guò)攪拌機(jī)攪拌后形成的膠體。由于水泥與水反應(yīng)后生成的大多都是堿性物質(zhì)，因此混凝土是一種堿性的物質(zhì)。由于混凝土內(nèi)部有許多的各種各樣的空隙，所以空氣就可以自由的進(jìn)入到混凝土的內(nèi)部中去。混凝土的碳化主要指的是混凝土中的堿性物質(zhì)與空氣中的CO2反應(yīng)生成碳酸鹽或者其他物質(zhì)，使得混凝土內(nèi)的PH 值降低的過(guò)程。其本質(zhì)上是物理化學(xué)中的酸和堿反應(yīng)生成鹽和水的過(guò)程。其中可碳化的物質(zhì)有兩種分別是氫氧化鈣（Ca(OH)2）和水化硅酸鈣（3CaO·2SiO2·3H2O），其反應(yīng)過(guò)程如下所示：

混凝土碳化的結(jié)果最終會(huì)使混凝土內(nèi)部的堿性物質(zhì)不斷減少，PH 值會(huì)隨之越來(lái)越小，附著在鋼筋表層的保護(hù)膜喪失阻斷其與空氣接觸的能力，空氣進(jìn)入混凝土內(nèi)部后鋼筋遭到侵蝕，最終對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)造成不利的影響。

2 材料因素的影響

2.1 水灰比的影響

混凝土的水灰比對(duì)混凝土的碳化在一定程度上也會(huì)有影響，水灰比首先會(huì)影響混凝土的密實(shí)程度，一般來(lái)說(shuō)混凝土的水灰比跟其密實(shí)程度是呈反比的，如果水少水泥多的話混凝土就會(huì)變得很密實(shí)，如果用水過(guò)多了水泥用少的話，相應(yīng)的制成的混凝土密實(shí)程度就會(huì)很差，混凝土內(nèi)部的空隙就會(huì)增多，從而大大增大了空氣中的CO2透過(guò)毛細(xì)孔與氫氧化鈣和水化硅酸鈣的反應(yīng)，加劇了碳化。因此，適當(dāng)?shù)乃冶瓤梢栽谝欢ǔ潭壬咸岣呋炷恋目固蓟芰Α?/p>

2.2 水泥品種和用量的影響

水泥的品種和用量和水灰比一樣都是在一定程度上對(duì)混凝土的碳化有一定程度的影響。在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中，施工人員都是嚴(yán)格把控所用水泥的品種和用量，因?yàn)槿绻x用不好的水泥那么制成的混凝土結(jié)構(gòu)必然沒(méi)有規(guī)范所要求的好，同時(shí)建筑物所處的地域和環(huán)境不同所選的水泥品種就要有所不同，例如在頻頻發(fā)生地政的地區(qū)就要選用抗震性能好的水泥。在水泥品種確定的條件下，水泥用量越大，含可碳化物質(zhì)越多，抗碳能力就越強(qiáng)。除此之外，使用不同品種的水泥對(duì)對(duì)混凝土的碳化速度也大不相同。

2.3 摻合料的影響

由于混凝土內(nèi)部有許多各種各樣的孔隙，因此在混凝土中摻如活性較高的活性礦物摻合料可以改善混凝土的內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)。如在混凝土中摻入適量的超細(xì)顆粒的硅粉可以有效的提高混凝土的密實(shí)度從而改善混凝土疏松多孔的缺點(diǎn)。，但是一旦摻合料過(guò)多就會(huì)造成在與水接觸反應(yīng)的過(guò)程中會(huì)跟一部分水泥跟水反應(yīng)生成的氫氧化鈣反應(yīng)，相應(yīng)的就會(huì)過(guò)多的消耗混凝土內(nèi)部的堿性物質(zhì)使的其PH 值就會(huì)越來(lái)越小相應(yīng)附著在鋼筋表面的起到隔絕空氣與其接觸作用的保護(hù)膜就會(huì)喪失保護(hù)的能力，鋼筋跟空氣中的水和氧氣接觸后發(fā)生銹蝕，最終降低混凝土的耐久性。除此之外，摻入不同等級(jí)的摻合料后混凝土的抗碳化能力又有所不同。一般來(lái)說(shuō)級(jí)別越高的摻合料抗碳化效果要比級(jí)別低的好。

2.4 外加劑的影響

為了更好的適應(yīng)全球變暖溫室效應(yīng)所帶來(lái)的環(huán)境氣候這就使的人們對(duì)建筑物的要求比以往更加的嚴(yán)格，外加劑的出現(xiàn)正好滿(mǎn)足的人們對(duì)建筑物穩(wěn)定性的需求。外加劑的品種有很多如減水劑、抗凍劑、抗裂劑等。如一般在試驗(yàn)室內(nèi)制備混凝土砌塊時(shí)為了保證制成的混凝土塊密實(shí)度高點(diǎn)往往會(huì)往其里面加入減水劑，既可以改善混凝土的密實(shí)度也可以減少水的使用量，從而降低混凝土的碳化反應(yīng)，混凝土的強(qiáng)度也會(huì)隨之提高。

3 環(huán)境因素的影響

3.1 環(huán)境相對(duì)濕度的影響

環(huán)境相對(duì)濕度的高低在一定程度上對(duì)混凝土內(nèi)部鋼筋的銹蝕都會(huì)有一定的影響。當(dāng)混凝土處于非常潮濕的環(huán)境中的時(shí)候，此時(shí)空氣中的水分會(huì)很多，當(dāng)空氣進(jìn)入到混凝土的內(nèi)部后對(duì)鋼筋的侵蝕程度必然會(huì)比正常的濕度鋼筋被侵蝕的程度嚴(yán)重，相應(yīng)的混凝土碳化速度也會(huì)比以往更快。反而言之，當(dāng)混凝土處于比較干燥的環(huán)境中的時(shí)候，此時(shí)空氣中的水分會(huì)很少，當(dāng)空氣進(jìn)入到混凝土的內(nèi)部后對(duì)鋼筋的侵蝕程度必然會(huì)比正常的濕度鋼筋被侵蝕的程度輕很多，碳化速度也會(huì)相對(duì)較慢些。

3.2 環(huán)境溫度的影響

一般說(shuō)環(huán)境的溫度同環(huán)境濕度一樣都會(huì)影響到混凝土的碳化速度，研究表明，溫度的高低跟碳化速度成正比?；炷撂幱跍囟容^高的環(huán)境中時(shí)，混凝土內(nèi)部溫度就會(huì)升高，空氣進(jìn)入混凝土后在高溫下就會(huì)加速流動(dòng)使得混凝土的碳化速度就會(huì)隨之加快，反而言之，混凝土處于溫度較低的環(huán)境中時(shí)，空氣進(jìn)入混凝土后的流動(dòng)速率就會(huì)變慢從而使得混凝土的碳化速度就會(huì)變慢。

3.3 環(huán)境CO2 濃度的影響

環(huán)境中CO2濃度的高低對(duì)混凝土碳化的影響也大不相同。一般來(lái)說(shuō)混凝土表面的CO2濃度越大，混凝土的碳化速度越快。

4 施工因素的影響

施工質(zhì)量的好壞對(duì)混凝土的質(zhì)量的好快起著重要的影響。例如在施工現(xiàn)場(chǎng)制作混凝土?xí)r，所用攪拌機(jī)攪拌的時(shí)間過(guò)短了，就會(huì)使混凝土攪拌不均勻，孔隙率會(huì)變大，CO2的擴(kuò)散率就會(huì)增大，所制成的混凝土的抗碳化的能力就會(huì)變得非常的差。一般來(lái)說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)較蒸汽養(yǎng)護(hù)碳化速率低，早期養(yǎng)護(hù)時(shí)間過(guò)短會(huì)導(dǎo)致其后期碳化速率增快。

5 結(jié)論

本文從多個(gè)方面多個(gè)角度分析了影響混凝土碳化的因素，通過(guò)對(duì)這些因素的了解，我們就可以在針對(duì)性的預(yù)防混凝土碳化、改善混凝土結(jié)構(gòu)這方面有了很好的出發(fā)點(diǎn)。到目前為止，混凝土的耐久性問(wèn)題一直都是國(guó)內(nèi)外學(xué)者們普遍研究的問(wèn)題，混凝土的碳化作為影響混凝土耐久性的原因之一也是非常炙手可熱的話題。因此，在提高混凝土的抗碳化能力在實(shí)際工程中仍然是一個(gè)長(zhǎng)期的不斷實(shí)踐的過(guò)程。