已审稿0528;混凝土碳化的影响因素及其控制措施;3926

混凝土碳化的影响因素及其控制措施摘要：混凝土碳化是影响混凝土耐久性的一个重要因素，本文对混凝土碳化的影响因素及其预防措施进行了总结，从混凝土本身的密实度和碱性大小的角度考虑，混凝土的碳化受材料、环境和施工等因素的影响。降低水灰比、优化配合比设计、加强养护和增加保护层厚度可以提高混凝土的抗碳化能力。混凝土的碳化是指混凝土中原呈碱性的氢氧化钙在大气中受到二氧化碳和水分的作用逐渐变成呈中性的碳酸钙的过程[1]。关键词：混凝土碳化影响因素控制措施钢筋锈蚀混凝土保护层表面强度体积收缩空气中CO2渗透到混凝土内，与其碱性物质发生化学反应生成碳酸盐和水，使混凝土碱度降低的过程称为混凝土碳化，也可称为中性化，其化学反应为：Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O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Ca(OH)2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，称为钝化膜。碳化本身对混凝土没有破坏作用，其主要危害是由于碳化会降低混凝土的碱度[2]。当碳化超过混凝土的保护层时，在水与空气同时存在的条件下，钢筋开始生锈。钢筋锈蚀产生的体积膨胀将导致钢筋长度方向出现纵向裂缝，并使保护层脱落，进而使得构件的截面减小、承载能力降低，最终将使结构构件破损或者失效。1．影响混凝土碳化深度的主因素影响混凝土碳化深度的主要因素，有以下几个方面：环境湿度、环境中的二氧化碳的浓度、水泥品种与混合材料的数量、水灰比和外加剂。所以，控制混凝土的炭化深度还要从上面点入手。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。1.1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[3]。1.2粗、细骨料例如，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。1.3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。1.4混凝土外加剂的种类混凝土外加剂的种类比较多，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。1.5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。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[4]。2．其它影响因素2.1不同应力状态对混凝土碳化的影响混凝土试件在不同应力状态下其碳化速度是有所不同的。通过对混凝土施加荷载后进行快速碳化试验研究，我们可以在实际工程中对不同受力构件采取不同的防碳化措施，提高混凝土的耐久性。混凝土施加应力之后对内部的微细裂缝起到了抑制或扩散作用。微细裂缝的存在使CO2容易渗透，引起碳化速度加快，但施加了压应力之后，使混凝土的大量微细裂缝闭合或宽度减小，CO2的渗透速度减慢，从而减弱了混凝土的碳化速度。当然，混凝土中的压应力过大时，也可使是混凝土产生微观裂缝，加速碳化过程；相反，施加拉应力后，混凝土的微裂缝扩展，加快了混凝土的碳化速度。另外，碳化速度随时间的增长也越来越慢[5]。2.2裂缝对混凝土碳化的影响混凝土机构的劣化破坏过程，多是由于各种有害物质从外部向内部的渗透或迁移作用。因而混凝土结构的抗渗性是反应其耐久性的一个综合性指标。裂缝的存在将直接影响到混凝土的渗透性与耐久性，并且由于碳化能够通过裂缝较快的渗入到混凝土内部，因而裂缝处混凝土的碳化速度要大于无裂缝处。混凝土碳化破坏的防治,对于混凝土的碳化破坏，我们在施工中总结出了一系列治理措施：一是，在施工中应根据建筑物所处的地理位置、周围环境，选择合适的水泥品种；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；冲刷部位宜选高强度水泥；二是，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；三是，要选好配合比，适量的外加剂，高质量的原材料，科学的搅拌和运输，及时的养护等各项严格的工艺手段，以减少渗流水量和其它有害物的侵蚀，以确保混凝土的密实性；另外，若建筑物地处环境恶劣的地区，宜采取环氧基液涂层保护效果较好，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。3．混凝土碳化的防治3.1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。3.2一定配比的配料选好合适的配合比，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。3.3刷防氧化剂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。、碳化处理方法对碳化深度过大，钢筋锈蚀明显，危及结构安全的构件应拆除重建；对碳化深度较小并小于钢筋保护层厚度，碳化层比较坚硬的，可用优质涂料封闭；对碳化深度大于钢筋保护层厚度或碳化浓度虽较小但碳化层疏松剥落的，应凿除碳化层，粉刷高强砂浆或浇筑高强混凝土；对钢筋锈蚀严重的，应在修补前除锈，并根据锈蚀情况和结构需要加补钢筋，防碳化后的结果，要达到阻止或尽可能减慢外界有害气体进入混凝土内侵蚀，使其内部和钢筋一直处在高碱性环境中[6]。3.4防碳化措施目前，防碳化处理多采用涂料封闭法，主要使用环氧厚涂料，呋喃改性环氧涂料、丙稀酸涂料等。使用涂料时要考虑涂料与混凝土间的粘结力；涂料是否抗冻、抗晒、抗雨水侵蚀；涂料的收缩、膨胀系数是否与混凝土接近。对与混凝土结构变形缝的缝面处理，水上部分的变形缝可用华东水利设计研究院研制的SR嵌缝膏进行表面封闭；对水下部分的变形缝，可采用南京水利科学研究院制的SBS改性沥青灌注封闭[7]。另外，考虑钢筋混凝土结构有足够的保护层厚度是最常用的保护钢筋不遭锈蚀的一种方法。混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力，因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件安全、稳定。4.结束语：经过碳化的混凝土，表面强度、密度能有所提高，但由于碳化一般均在结构表面，深度不大，故对整体结构强度影响不大。混凝土碳化后会产生体积收缩，当收缩应力超过混凝土表面抗拉强度时，会在表面产生裂缝。潮湿空气进入裂缝使裂缝处的混凝土碳化收缩，继而使裂缝向混凝土内部发展。当裂缝穿透混凝土保护层到达钢筋时，混凝土失去对钢筋的保护作用，钢筋开始生锈。钢筋锈蚀后，锈蚀产生的体积开始膨胀，从而对周围的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，最终有可能影响结构安全。由此可见，混凝土的碳化对钢筋混凝土结构的耐久性有很大的影响。混凝土碳化的影响因素及其控制措施应合理设计混凝土配合比，施工选择模板应尽可能选择钢材、胶合板、竹林、塑料等材料制成的模板。若选择木模板应控制板缝宽度及表面光滑度。模板固定时要牢固，拆模应在混凝土达到一定强度后方可进行；施工中混凝土应用机械震捣，以保护混凝土密实性；混凝土浇注完毕后，应用草料等加以覆盖，并根据情况及时浇水养护混凝土。参考文献：[1]侯忠.混凝土碳化的影响因素及其控制措施[J].四川水力发电,2011,S2:184-188.[2]黄海斌.混凝土碳化的影响因素及其控制措施[J].广东建材,2015,01:22-24.[3]何晓宇,杨超.混凝土碳化的影响因素及其控制措施[J].四川水泥,2015,02:118.[4]孟锦然.浅谈混凝土碳化的影响因素及控制措施[J].科技信息,2009,01:75+100.[5]朱金才.混凝土碳化的影响因素及其控制措施的探讨[J].散装水泥,2009,04:53-55.[6]张震,兰皓.混凝土碳化的影响因素及其控制措施[J].才智,2009,29:40-41.[7]张博.混凝土碳化的影响因素及其控制措施[A].吉林省土木建筑学会.吉林省土木建筑学会2012年学术年会论文[C].吉林省土木建筑学会:,2012:5.