淺析混凝土碳化性能的影響因素及控制措施

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(jī)理入手，對(duì)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(guó)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(gè)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(qiáng)密實(shí)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(duì)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(duì)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(gè)重要研究課題。

一、混凝土的碳化機(jī)理和影響因素

1、混凝土的碳化機(jī)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(qiáng)的整體。混凝土的碳化是其水化產(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(jí)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(shí)性，增加混凝土的堿性儲(chǔ)備，增強(qiáng)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(qiáng)劑等物質(zhì)使用過量會(huì)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(qiáng)度越高、密實(shí)性越好，而水灰比越高，單位水泥用量就會(huì)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(huì)增加混凝土中含有的孔隙，降低其密實(shí)性，增大滲透性，加快其碳化?；炷恋募掀贩N和級(jí)配不一樣，就會(huì)造成內(nèi)部孔隙差別大、密實(shí)性降低，所以，普通混凝土的抗碳化性能最強(qiáng)。施工質(zhì)量也會(huì)影響混凝土的碳化速度，施工質(zhì)量低、振搗不密實(shí)、養(yǎng)護(hù)不善等，會(huì)使混凝土密實(shí)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(shí)，混凝土早期養(yǎng)護(hù)工作不到位，會(huì)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(huì)使混凝土表面收縮，產(chǎn)生拉力超過混凝土抗拉強(qiáng)度后就會(huì)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(wú)法溶于水形成 H2CO3，也就無(wú)法與 Ca（OH）2進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，所以碳化就無(wú)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(duì)濕度過大，碳化形成的水分無(wú)法釋放時(shí)，也會(huì)抑制碳化速度，實(shí)驗(yàn)表明，相對(duì)濕度0.5—0.7時(shí)，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(huì)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(shí)驗(yàn)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(huì)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(huì)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(huì)降低混凝土的強(qiáng)度和堿性，增加鋼筋的銹蝕程度。

二、混凝土的碳化實(shí)驗(yàn)及碳化預(yù)防和處理措施

1、混凝土的碳化實(shí)驗(yàn)

先除掉混凝土表層，隨后滴入酚酞?jiǎng)?，若變色則說(shuō)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(cè)試中，可通過99%的酒精加 1%的酚酞液配置淺色測(cè)試劑，將混凝土鑿到需要測(cè)試的深度后，清理表面雜物，滴入測(cè)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(shuō)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(shí)驗(yàn)取平均值作為混凝土的碳化程度值。測(cè)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(duì)于碳化較深，鋼筋銹蝕嚴(yán)重的，要進(jìn)行重建；對(duì)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(duì)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(qiáng)度混凝土；對(duì)鋼筋嚴(yán)重銹蝕的，要在修補(bǔ)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(jì)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(qiáng)度后再拆除模板。為保證混凝土密實(shí)性，要采用機(jī)械震搗方式進(jìn)行搗實(shí)處理?；炷潦┕ね戤吅?，要覆蓋草料，根據(jù)實(shí)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(shí)對(duì)表面涂刷涂料使其與空氣層隔絕，防止裂縫、剝落繼續(xù)擴(kuò)大，必要時(shí)可進(jìn)行混凝土補(bǔ)強(qiáng)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(duì)其碳化機(jī)理及影響因素進(jìn)行分析，并對(duì)碳化測(cè)試簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究，最后結(jié)合實(shí)際應(yīng)用對(duì)混凝土碳化的預(yù)防和處理措施進(jìn)行了探究。

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