水工建筑混凝土的炭化及防范措施淺探

唐海云

摘要：針對(duì)水工建筑而言，因?yàn)榛炷撂炕瘑栴}是影響混凝土質(zhì)量的重要影響要素之一，所以，在水工建筑施工當(dāng)中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格注重混凝土的炭化問題。對(duì)此，本文主要對(duì)致使水工建筑混凝土炭化的原因進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，并提出了一系列的水工建筑混凝土炭化的防范措施，希望以此使水工建筑物的有效壽命得以延長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：水工建筑;混凝土;炭化;防范措施

引言

混凝土作為水工建筑的重要構(gòu)成部分，由于混凝土炭化而造成內(nèi)部鋼筋發(fā)生銹蝕的現(xiàn)象廣泛存在，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土構(gòu)件遭到嚴(yán)重的損壞，而該種破壞所帶來的危害是不可估量的。對(duì)于混凝土的炭化問題，水工建筑物的耐久性和其息息相關(guān)，倘若混凝土炭化問題十分嚴(yán)重的話，便會(huì)造成建筑物的混凝土構(gòu)造產(chǎn)生開裂與剝落的狀況，這樣既會(huì)對(duì)損壞原有的保護(hù)層，又會(huì)使水工建筑物的構(gòu)件遭到破壞，進(jìn)而減短水工建筑物的使用壽命。所以，只有正確認(rèn)識(shí)到造成混凝土發(fā)生炭化的具體原因，方可據(jù)此建立并采取相對(duì)應(yīng)的措施防止水工建筑物混凝土發(fā)生炭化的現(xiàn)象，進(jìn)而延長(zhǎng)水工建筑物的有效壽命。

1、水工建筑混凝土炭化的原因

1.1 影響混凝土碳化的外界因素

1.1.1 滲漏與凍融

水工建筑混凝土構(gòu)件在水含量交替變化或進(jìn)水狀態(tài)時(shí)，通常會(huì)帶來溫差現(xiàn)象，由于擴(kuò)張與緊縮的反復(fù)展開，使得混凝土的緊密性發(fā)生下降，產(chǎn)生裂紋，同時(shí)加劇混凝土的炭化問題。Ca（OH）₂會(huì)伴隨著水的流出而排出，同時(shí)，如果建筑的表層生成CaCO₃，這便會(huì)對(duì)混凝土水化后的物質(zhì)進(jìn)行分離，進(jìn)而嚴(yán)重降低混凝土的強(qiáng)度發(fā)，進(jìn)一步對(duì)鋼筋造成損傷。

1.2.2 相對(duì)濕度與含水量

附近介質(zhì)的相對(duì)濕度將會(huì)對(duì)混凝土炭化速度與含水率系數(shù)的大小產(chǎn)生最為直接的影響。濕度過高（比如100%），便會(huì)使得混凝土的孔隙當(dāng)中積滿水，二氧化碳不易擴(kuò)散至水泥石當(dāng)中，濕度過低（比如25%），則會(huì)造成個(gè)孔隙當(dāng)中沒有充足的水讓二氧化碳生成碳酸，相對(duì)不易進(jìn)行炭化作用;而當(dāng)附近介質(zhì)的相對(duì)濕度處于50%到70%之間，混凝土炭化的速度通常最快。所以，混凝土附近介質(zhì)的相對(duì)濕度與含水量決定了混凝土的炭化速度。

1.2.3 光照與溫度

溫度驟降會(huì)直接造成結(jié)構(gòu)發(fā)生收縮的現(xiàn)象，該力的擴(kuò)展倘若超出了混凝土本身的耐受力便會(huì)使結(jié)構(gòu)遭到損壞，產(chǎn)生空隙，這種結(jié)構(gòu)空隙便會(huì)為CO₂與H₂O的進(jìn)入提供契機(jī)，進(jìn)而加快炭化反應(yīng)的速度。而對(duì)于處在陽光下的而言，其溫度通常要比陰涼處的混凝土要高，CO₂的滲入力十分高，這為其與Ca（OH）₂相互反應(yīng)提供了良好的環(huán)境，通過光與熱的作用，炭化能力發(fā)生增強(qiáng)，加劇了反應(yīng)的發(fā)生。

1.2.4 酸性介質(zhì)

CO₂等氣體自身本就屬于酸性氣體。倘若進(jìn)入混凝土的內(nèi)部當(dāng)中會(huì)生成液態(tài)酸，同時(shí)和內(nèi)部的鋁酸鹽、硅酸鹽Ca（OH）₂等產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。這勢(shì)必會(huì)造成當(dāng)中的成分發(fā)生改變，總體的堿性發(fā)生降低，直接產(chǎn)生炭化反應(yīng)。據(jù)有關(guān)研究表明，混凝土的炭化速度通常與CO₂的濃度有關(guān)，兩者呈正比關(guān)系。

1.3 影響混凝土碳化的內(nèi)在因素

1.3.1 養(yǎng)護(hù)質(zhì)量

當(dāng)混凝土保養(yǎng)質(zhì)量相對(duì)較高時(shí)，不管是其的抗壓能力、抗侵蝕能力，還是其緊致性、強(qiáng)度都相對(duì)較高，同時(shí)有利于阻擋外部腐蝕性元素的進(jìn)入，預(yù)防混凝土的炭化。

1.3.2 施工質(zhì)量

對(duì)于施工質(zhì)量而言，振搗不到位也會(huì)其產(chǎn)生不良的影響。使混凝土的強(qiáng)度發(fā)生降低，同時(shí)演化成麻面蜂窩問題。如此一來，不論是感官方面的質(zhì)量，還是強(qiáng)度方面都有所下降，此外，還為其與外界的接觸提供了較大的機(jī)會(huì)，進(jìn)而使得混凝土的炭化速度發(fā)生提高。

1.3.3 水灰比

在水泥總量不發(fā)生改變的狀況下，提高水灰比，通常會(huì)使得砼的空隙數(shù)量與尺寸發(fā)生加大，進(jìn)而造成其密度發(fā)生下降，抗?jié)B性發(fā)生降低。此時(shí)加大了其與外界接觸幾率，進(jìn)而產(chǎn)生反應(yīng)的幾率也得以加大，加快炭化反應(yīng)的速度。

1.3.4 水泥用量

加大水泥的用量，會(huì)使砼的和易性發(fā)生改變，有助于密實(shí)程度的提高。此外，還有利于堿性能力的增強(qiáng)，對(duì)抗炭化能力增強(qiáng)有較強(qiáng)的作用。所以炭化速度還與水泥量有關(guān)，兩者呈反比關(guān)系。

1.3.5 磨細(xì)礦物摻料的數(shù)量與品種

摻有活性水的混合性材料，某些是不能夠單獨(dú)產(chǎn)生硬化的，然而，和石灰、水泥再產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)之后，所產(chǎn)生的物質(zhì)便相對(duì)穩(wěn)定，這樣能夠推動(dòng)減少堿度狀態(tài)。保持其他條件相同的情況下，所加入的混合料與水泥的比例越大，炭化速度便會(huì)越快，炭化程度也會(huì)更高。

1.3.6 集料級(jí)配與品種

材料的級(jí)配與規(guī)格不同極有可能會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)空隙大小方面的差別，直接產(chǎn)生嚴(yán)密性方面的差別。一般而言，其緊密性越好的材料，其炭化的速度也會(huì)有所減緩，因此，材料的緊密性越強(qiáng)越好。

1.3.7 水泥品種

種類不一樣的水泥，其礦物含量通常也會(huì)存在差異，添加劑等的種類與數(shù)量不同，也會(huì)造成水泥的堿性程度與性能發(fā)生改變，這些都與炭化有著最為直接的聯(lián)系?？傊?，炭化程度與熟料比例也有所聯(lián)系，兩者呈反比關(guān)系。加入外加劑的主要目的在于加強(qiáng)抗震性，降低炭化能力。但是其中的氯鹽成分當(dāng)中的抗低溫材料會(huì)對(duì)鋼筋進(jìn)行侵蝕，所以，對(duì)于使用量方面的控制要格外注意，對(duì)摻入比例進(jìn)行嚴(yán)格的把控。

2、水工建筑混凝土炭化防范措施

2.1 設(shè)計(jì)方面

按照水工建筑物當(dāng)中不同的環(huán)境要素與不同的結(jié)構(gòu)形式，對(duì)于混凝土當(dāng)中的保護(hù)層分別采用不同的厚度，禁止都使用2cm～3cm的厚度。

2.2 施工方面

水工建筑混凝土的質(zhì)量與施工質(zhì)量有著莫大的關(guān)系。首先要對(duì)建筑材料進(jìn)行認(rèn)真的選擇。選擇使用抗炭化能力較強(qiáng)的硅酸鹽水泥。而對(duì)于集料而言，應(yīng)當(dāng)選擇級(jí)配相對(duì)良好與質(zhì)地相對(duì)硬實(shí)的石料與砂石，施工當(dāng)中，除了要對(duì)砂石進(jìn)行篩、洗之外，還應(yīng)當(dāng)尤其注重集料當(dāng)中的有害物質(zhì);然后再在混凝土當(dāng)中摻入適量的優(yōu)質(zhì)外加劑，比如減水劑等，進(jìn)而對(duì)混凝土當(dāng)中的某些性能進(jìn)行完善，使其抗凍性、抗?jié)B性、密實(shí)性及強(qiáng)度得以提升;再然后應(yīng)當(dāng)較為嚴(yán)格地對(duì)混凝土當(dāng)中的水灰比進(jìn)行相對(duì)嚴(yán)格的把控。要求塌落度低、水灰比小，將用水量控制符合施工及配料需要的最低限度之內(nèi)，使混凝土當(dāng)中的自由水獲得盡可能的減少;其次為養(yǎng)護(hù)與振搗。養(yǎng)護(hù)必須及時(shí)，混凝土一旦達(dá)到初凝時(shí)便需要立刻展開養(yǎng)護(hù)，同時(shí)堅(jiān)持要根據(jù)不同品種水泥時(shí)間上的具體要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，對(duì)環(huán)境當(dāng)中的濕度與溫度進(jìn)行較好的把控，進(jìn)而使為混凝土的養(yǎng)護(hù)提供較好的條件。而針對(duì)振搗而言，必須要嚴(yán)格并充分地依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)展開，必須的時(shí)候可以進(jìn)行表面處理;再其次為確保鋼筋混凝土的保護(hù)層厚度與設(shè)計(jì)要求相符，比如使用事先預(yù)備好的高標(biāo)號(hào)砂漿墊塊;最后為處理施工裂縫。應(yīng)當(dāng)盡可能做到施工裂縫的不留或者少留。而對(duì)一定要留的，應(yīng)當(dāng)將接縫處的工藝處理做好。

2.3 使用方面

針對(duì)水工建筑物在使用方面，不能任意地對(duì)原設(shè)計(jì)的使用要求進(jìn)行變化。若任意水工建筑物的使用要求將會(huì)由于外界的濕度、溫度、氣體等要素的改變而致使混凝土內(nèi)部一些狀況發(fā)生改變，特別是混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)中極易遭到碰撞的位置，應(yīng)該設(shè)置隔層與包角保護(hù)。

2.4 管理方面

管理水工建筑當(dāng)中混凝土結(jié)構(gòu)的主要方式為加強(qiáng)維護(hù)與定期檢驗(yàn)。針對(duì)極易發(fā)生炭化的混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)指定專門人員展開定期的濕度與溫度測(cè)試及定期觀察，對(duì)炭化程度與裂縫深度進(jìn)行檢查并記錄。一旦發(fā)現(xiàn)混凝土的表層出現(xiàn)剝落、開裂的狀況，便應(yīng)當(dāng)盡快地使用防護(hù)涂料對(duì)于混凝土的表層展開密封等措施，阻止該裂縫的持續(xù)擴(kuò)大，必要的時(shí)候能夠進(jìn)行混凝土的補(bǔ)強(qiáng)處理。