混凝土碳化的原因、影响因素、危害防治及对强度的影响

提要：介绍混凝土碳化的原因，以及影响混凝土碳化的因素，并对混凝土碳化深度对混凝土回弹检测推算强度的影响，最后对混凝土碳化的防治技术作了介绍。

关键词：混凝土 碳化深度 强度

一、引言

随着顺德地区的经济高速发展，大型建筑高层建筑不断增多，商品混凝土被大量使用。通过对大量回弹检测数据的分析，不难发现多数构件浇注时间不算太长但表面的碳化深度已经较深，通常超过了2.0mm，致使经常需要进行混凝土抽芯修正，通过对混凝土碳化的原因、影响因素的了解以及分析修正前后混凝土强度推算值的变化，我们可以更加深入了解碳化深度对混凝土以及整个混凝土结构的影响，并对其加以防治。

二、混凝土碳化原因 

混凝土的主要成分有水泥、粗细骨料、水以及外加剂。水泥掺与混凝土的拌合中，水泥中主要成分是CaO，经水化作用后生成Ca(OH)2 ，混凝土的碳化，是指混凝土中的Ca(OH)2与空气中的CO2起化学反应，空气中ＣＯ２气渗透到混凝土内，与其碱性物质起化学反应后生成碳酸盐和水，使混凝土碱度降低的过程称为混凝土碳化，又称作中性化，其化学反应为：Ｃａ（ＯＨ）2＋ＣＯ2＝ＣａＣＯ3＋Ｈ2Ｏ，生成中性的碳酸盐CaCO3 。未碳化的混凝土呈碱性，混凝土中钢筋保持钝化状态的最低（临界）碱度是PH值为11.5，碳化后的混凝土PH值为8.5～9.5，可见碳化使混凝土的碱度降低。

三、影响混凝土碳化的因素

影响混凝土碳化的因素有环境因素、原材料因素、施工操作因素等。
顺德地区空气污染较重，空气中二氧化硫含量较多，酸雨也较多，是影响混凝土质量的主要原因，另外影响混凝土碳化的因素还有如下几点。①水泥品种。水泥品种是影响混凝土碳化的主要因素。矿渣水泥和粉煤灰水泥中的掺合料含有活性氧化硅和活性氧化铝，它们和氢氧化钙结合形成具有胶凝性的活性物质，降低了碱度，因而加速了混凝土表面形成碳酸钙的过程，固而碳化速度较快。普通水泥碳化速度慢。②粗、细骨料。铜陵地区使用的是江砂，细骨料及粉料过多，则碳化速度加快。③水灰比。水灰比小的混凝土由于水泥浆的组织密实，透气性小，碳化速度较慢。④外加剂。混凝土外加剂的种类较多，但不可使用含有氯化物的外加剂，因为氯化物会加剧钢筋的腐蚀。⑤浇筑和养护质量。混凝土浇筑时，振捣不密实、养护方法不当、养护时间不足会造成混凝土内部毛细孔道粗大，使水、空气、侵蚀性化学物质进入混凝土内部，加速混凝土的碳化和钢筋腐蚀。

四、混凝土碳化对强度影响的分析

混凝土结构工程施工质量验收规范中规定：在混凝土试件强度评定不合格及结构实体检验中，可采用非破损或局部破损的检测方法，按国家现行有关标准的规定对结构构件中的混凝土强度进行推定。常用的有回弹法、超声回弹综合法、钻芯法、后装拔出法等，其中最常用的是回弹法。而回弹法中碳化深度对混凝土强度的推定值影响很大。碳化是一个缓慢发展的过程，在进行混凝土结构及构件强度的检验时，为取得比较准确的混凝土的实际强度，应在28d后尽早进行，即在未碳化或碳化程度很小时进行，从而减小因碳化深度过大引起推算的不准确。
泵送混凝土进行回弹检测，当碳化深度大于2.0mm时，需要进行钻芯修正。某工程共钻取6个芯样进行修正，经计算修正系数为1.10，分别对各测区强度推算值修正后，各构件强度推算值见表1。

通过分析上表的数据，可以看出，泵送混凝土碳化深度大于2.0mm时，其回弹检测强度推算值总是比芯样试件的强度值低。

五、混凝土碳化的危害及防治

（一）、混凝土碳化的危害。混凝土碳化作用一般不会直接引起其性能的劣化，对于素混凝土，碳化还有提高混凝土耐久性的效果。水泥在水化过程中生成大量的氢氧化钙，使混凝土空隙中充满了饱和氢氧化钙溶液，其碱性介质对钢筋有良好的保护作用，使钢筋表面生成难溶的Ｆｅ2Ｏ3和Ｆｅ3Ｏ4，称为纯化膜。碳化后使混凝土的碱度降低，当碳化超过混凝土的保护层时，在水与空气存在的条件下，就会使混凝土失去对钢筋的保护作用，钢筋开始生锈。同时，增加混凝土孔溶液中氢离子数量，因而会使混凝土对钢筋的保护作用减弱。同时，增加混凝土孔溶液中氢离子数量，使混凝土对钢筋的保护作用减弱。当钢筋锈蚀后，锈蚀产生的体积比原来膨胀2~4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，锈蚀越严重，铁锈越多，膨胀力越大，最后导致混凝土开裂形成顺筋裂缝。裂缝的产生使水和CO2得以顺利的进入混凝土内，从而又加速了碳化和钢筋的锈蚀。
（二）、混凝土碳化的防治
1、在使用时合理选用水泥品种。对于水位变化区以及干湿交替作用的部位或较严寒地区选用抗硫酸盐普通水泥；对矿渣水泥和粉煤灰水泥要控制掺量，普通水泥掺粉煤灰，可以在水泥用量不变的情况下，再外掺粉煤灰取代部分砂子，或同时掺用粉煤灰的减水剂，即采用“双掺”的技术措施，这样可以提高混凝土的抗碳化能力。
2、选好合适的配合比，适量的外加剂，控制细骨料、粉料用量。分析骨料的性质，如抗酸性骨料与水，水泥的作用对混凝土的碳化有一定的延缓作用。对于使用江砂的地方，砂的级配不合理，粉料较多，更应选择合适的配合比，控制水灰比。科学地搅拌和运输，及时地养护，以减少渗流水量和其它有害物的侵蚀，确保混凝土的密实性。混凝土的密实度也是保证工程质量的关键因素。
3、碳化后的混凝土构件还可采用涂刷环氧基液的方法，对建筑物地下部分在其周围设置保护层；用各种溶注液浸注混凝土，如用溶化的沥青涂抹。对碳化深度较大的，可凿除混凝土松散部分，洗净进入的有害物质，将混凝土衔接面凿毛，用环氧砂浆或细石混凝土填补，最后以环氧基液做涂基保护。
4、混凝土炭化的反映与混凝土浇注完毕后的养护工作有一定的关系，只要混凝土养护及时到位就可以减低混凝土炭化深度，一般养护是保持混凝土表面湿润7-14天就可以了

六、结束语

综上所述，我们得知混凝土碳化的原因与影响碳化的因素，也了解了碳化深度过大对混凝土强度及结构稳定性安全性的影响，并探讨了混凝土碳化的防治。通过加深理解与深入的分析，并在日常施工中加以注意，混凝土碳化问题对混凝土强度及安全性的影响一定可以降低。

参考文献
［1］《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T 23-2001)
［2］《钻芯法检测混凝土强度技术规程》CECS03：2007
［3］《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T 50476-2008
［4］《混凝土强度检验评定标准》GB 50107-2009