混凝土碳化的影響因素及其控制措施

何曉宇 楊 超

（黑龍江新宏圖建筑工程質(zhì)量檢測有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

引言

由于混凝土建筑多數(shù)都是暴露在自然界，容易受到外界環(huán)境的侵蝕，使得游離在建筑物周圍空氣中的CO2通過混凝土表面的微孔進(jìn)入到混凝土內(nèi)部，與混凝土中的CA2+離子發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，而腐蝕混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋，這是混凝土發(fā)生碳化的直接原因所在。在過去的幾十年了，國內(nèi)外對于混凝土碳化的研究課題一直未間斷過，取得了一些突破，然而由于建筑所處的環(huán)境、溫度、濕度、物理化學(xué)條件都不一樣，所以混凝土耐久性也未向人們所期待的那樣，各國學(xué)者及科研機(jī)構(gòu)對混凝土碳化機(jī)理和碳化過程進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究和理論分析。給出了混凝土碳化速度以內(nèi) 外界因素的關(guān)系，文章將一些常見的影響因素及防治措施做簡要敘述。

一、混凝土碳化的主要影響因素

混凝土碳化的影響因素我們將圍繞以下兩大方面進(jìn)行分心。內(nèi)部因素（原材料、水灰比、水泥用量、等），外部因素環(huán)境因素等內(nèi)部的組成成分）。

1、內(nèi)部影響因素

從混凝土碳化發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式中可以看出，混凝土礦料的組成、外加劑，材料的化學(xué)成分等對于混凝土碳化速度有重要的影響，集料的品種和級配和水灰比直接影響著混凝土內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)，材質(zhì)致密堅(jiān)實(shí)、級配較好的集料的混凝土孔隙小，碳化速度慢。

同樣情況下，增大混凝土的水灰比，會(huì)使混凝土的氣孔和毛細(xì)孔率的孔隙率增加，使得周圍空氣中的CO2很容易擴(kuò)散到混凝土結(jié)構(gòu)中，發(fā)生電化腐蝕，加快碳化速度，

混凝土中摻加的活性水硬性外加劑能與水泥水化過程中析出的CA(OH)2等堿性材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成穩(wěn)定的膠凝物質(zhì)，可以減低混凝土碳化速度，如果用用其替代水泥的用量，則會(huì)使碳化速度加快，雖然增加水泥用量可以提高混凝土的密實(shí)性，增加混凝土中堿性材料的含量，然而混凝土的碳化速度還受水泥水化程度的影響。根據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明?；炷恋氖┕べ|(zhì)量對混凝土碳化速度有很大的影響，如果施工振搗不密實(shí)，混凝土內(nèi)部容易出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞多，增加了空氣中的CO2在混凝土中擴(kuò)散的面積和路徑，都會(huì)加速了混凝土的碳化。

2、外部影響因素

影響混凝土碳化的外部因素主要有溫度光照、空氣的含水量和相對濕度、凍融和滲漏、介質(zhì)氣體的酸堿性等。

酸性介質(zhì)、氣體中含有酸性離子如（CO32-CL-H+等）與混凝土中的的鈣離子、硅酸根離子、鋁酸根離子發(fā)生中和反應(yīng)和氧化反應(yīng)。形成酸強(qiáng)更強(qiáng)的介質(zhì)，腐蝕混凝土，破壞鋼筋的保護(hù)膜，腐蝕鋼筋，促使碳化加速。降低混凝土中鈣離子，引起混凝突發(fā)生水化反應(yīng)，降低混凝土的強(qiáng)度和堿性保護(hù)層，造成混凝土大面積疏松剝落或產(chǎn)生裂縫，加大二氧化碳的擴(kuò)散速度，加速混凝土碳化。

混凝土周圍介質(zhì)的相對濕度也是影響碳化的一個(gè)外部因素。濕度過高或者過低都使得空氣中的二氧化碳不容易擴(kuò)散到混凝土中，碳化速度很慢，根據(jù)實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)周圍介質(zhì)的相對濕度為 50～70%，混凝土碳化速度最快。因此，實(shí)際要注意控制混凝土結(jié)構(gòu)周圍的介質(zhì)的相對濕度，以降低碳化速度。

二、混凝土的碳化防范與處理措施

1、混凝土的碳化預(yù)防措施：

防止混凝土碳化的主要方法就是采取一定的措施減小混凝土的發(fā)生碳化腐蝕的能力，從而降低碳化速度，具體可以參考采取如下的措施：

（1）選用抗碳化能力強(qiáng)的水泥品種。一般原則是同標(biāo)號的選擇早強(qiáng)型的的。

（2）在施工條件允許的情況下，盡可能采用較小的水灰比。混凝土抗碳化能力一般可得到保證。

（3）選用減水率高、穩(wěn)定性好、低收縮、適應(yīng)性優(yōu)良，水泥、摻合料相容性好，溫度適應(yīng)性好的聚羧酸系高性能減水劑，可以有效提高混凝土抗碳化能力。

（4）在混凝土拌合物中摻入一定量的粉煤灰、硅粉，可以有效改善混凝土和易性，減小離析、降低水化熱，增加混凝土的致密性和抗?jié)B性。增加混凝土的強(qiáng)度，對于提高混凝土抗碳化能力提高很有好處。

（5）施工中可以采取相應(yīng)的措施提高混凝土抗碳化措施，比如采用鋼模板控制混凝土表面的光澤度減少裂縫，加強(qiáng)振搗，增加混凝土的密實(shí)性，澆筑完畢后，采取必要地保溫和防水分蒸發(fā)措施，及時(shí)澆水養(yǎng)護(hù)。都可以提高混凝土的抗碳化能力。

（8）此外，在混凝土建筑物表面涂刷環(huán)氧樹脂砂漿、及含有多種丙烯酸酯，多種硅烷及多種助劑成分的涂料。阻止空氣中的二氧化碳和酸性物質(zhì)向混凝土內(nèi)部擴(kuò)散，提高混凝土抗碳化能力。

2、混凝土碳化處理措施

鑒于建筑混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生碳化將對建筑產(chǎn)生很大危害，因此必須采取一定的措施予以補(bǔ)救或者消除。

（1）對于結(jié)構(gòu)碳化深度較大，鋼筋外露腐蝕明顯情況，應(yīng)將建筑拆除重新修建。

（2）對碳化深度較小并小于鋼筋保護(hù)層厚度,碳化層比較堅(jiān)硬的,可用優(yōu)質(zhì)涂料封閉。

（3）對碳化深度大于鋼筋保護(hù)層厚度或碳化深度雖較小但碳化層疏松剝落的,應(yīng)鑿除碳化

層粉刷高強(qiáng)砂漿或澆筑高強(qiáng)混凝土。

（4）對鋼筋銹蝕嚴(yán)重的,應(yīng)在修補(bǔ)前除銹,并根據(jù)銹蝕情況和結(jié)構(gòu)需要加補(bǔ)鋼筋。防碳化后的結(jié)果，要達(dá)到阻止或盡可能減慢外界有害氣體進(jìn)入混凝土內(nèi)侵蝕，使其內(nèi)部和鋼筋一直處在高堿性環(huán)境中。

結(jié)語

受內(nèi) 外界因素以及一些施工養(yǎng)護(hù)手段的影響，混凝土碳化是難以避免的現(xiàn)象，要想減少混凝土碳化速度，一方面須從設(shè)計(jì)和施工方面加強(qiáng)研究，采用新型材料，替代傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)材料，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，在施工中加強(qiáng)監(jiān)測采集數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫，同時(shí)采取一定的措施對混凝土加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，減小環(huán)境對混凝土碳化速度的影響。另一方面，加強(qiáng)學(xué)術(shù)交流，掌握當(dāng)前國際最前沿，加強(qiáng)新材料的研究開發(fā)，從客觀條件上，減小混凝土碳化的速度，延長建筑物使用壽命。提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)影響。

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