混凝土碳化问题的分析研究

　　摘要：混凝土碳化是影响钢筋混凝土结构耐久性的一个重要因素。本文分析了混凝土碳化作用机理，探讨了影响混凝土碳化的因素，通过对钢筋混凝土构件碳化问题的分析研究,使我们掌握这些问题存在的根源,在以后的工作，从理论的角度上多方位考虑，并不断的研究探索此类问题的解决方法。

　　关键词：混凝土;碳化;问题;研究

　　Abstract: the concrete carbonization influence is reinforced concrete structure endurance in one of the most important factors. This paper analyzes the concrete carbonization mechanism, and discusses the influence factors of concrete carbonation, through the of reinforced concrete member carbonization problem analysis of research, that we master these problems of source, in the later work, from the point of view of the theory on multiple consideration, and continuously the research to explore such the solution to the problem.

　　Keywords: concrete; Carbonization; Problem; research

　　中图分类号：TU522.1+7 文献标识码：A 文章编号：

　　混凝土碳化是影响钢筋混凝土结构耐久性的一个重要因素。 钢筋对钢筋混凝土的承载能力起着极其重要的作用，混凝土握裹着钢筋，当混凝土受到拉伸时钢筋起着拉应力的作用 。混凝土碳化会引起其所包裹钢筋锈蚀，而钢筋的锈蚀加速了混凝土的碳化，二者互相作用，形成一个恶性循环链条 当碳化达到一定深度后，混凝土内的钢筋在二氧化碳作用下容易产生锈蚀，钢筋锈蚀一方面使得钢筋和混凝土分离，另一方面发生膨胀导致体积增加，锈蚀后的钢筋体积比原来的体积膨胀2.5倍。 体积增加使得钢筋周围的混凝土内出现拉应力，从而出现由内向外的剥蚀 。混凝土一旦开裂，与钢筋之间的粘结力下降，混凝土保护层便会剥落，钢筋断面发生缺损，导致混凝土性质劣化，严重影响钢筋混凝土结构的耐久性。

　　一、混凝土碳化作用机理

　　碳化作用是指大气中， 在有水的条件下， 与水泥的水化产物发生化学反应 ，产生碳酸化合物以及分解出其他反应物的现象。碳化作用的实质是混凝土失去碱性的现象，当钢筋表面的PH 值降到 10以下时， 钢筋的钝化膜被破坏， 混凝土也就失去了对钢筋的保护作用， 在水与空气存在的条件下， 钢筋开始锈蚀 ，锈蚀引起体积膨胀使混凝土保护层遭到破坏， 从而界面出现裂缝以及保护层剥落等现象， 这又进一步促进钢筋的锈蚀 ，造成钢筋混凝土结构使用寿命的降低， 碳化还会直接对混凝土材料造成破坏， 并降低混凝土的耐久性。 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。

　　预拌混凝土普遍碳化快， 尤其是混凝土板墙 ，有的不过两三个月， 碳化深度竟达4-6mm。

　　二 混凝土及施工现状

　　1、混凝土现状

　　不论是房地产开发项目还是政府工程普遍工期紧， 基本采用汽车泵、 地泵来输送预拌混凝土， 这就对混凝土的和易性 、可泵性提出一定的要求。 一般高层建筑的剪力墙厚度为180-250mm, 钢筋密集, 混凝土拌合物的坍落度基本在160mm 以上, 有的甚至为预拌混凝土普遍通过掺加减水剂、掺合料等来满足施工要求。 混凝土中粉煤灰、 矿渣粉等掺合料掺加比例越来越大，混凝土既要满足强度等级要求又要有良好的和易性， 以满足泵送要求。

　　2、施工现状

　　有些工程由于工期紧， 对混凝土的养护很难到位。 大部分施工单位只对混凝土浇浇水而已， 若不是在冬季， 很少覆盖塑料薄膜打完混凝土第二天楼板就上人放线、 绑钢筋、 准备下一层施工， 混凝土表面得不到好的养护和保护 ;剪力墙混凝土更疏于养护而且拆模早， 混凝土过早地暴露于空气中。

　　3、混凝土保护层

　　目前， 高层建筑的混凝土保护层厚度一般为地下部分墙板内侧厚度为20mm, 墙、 梁、

　　板临土侧厚度为40-50mm， 非临土侧厚度为20-30mm，底板、 承台处厚度为40-50mm; 地上部分板 、墙厚度为15-20mm, 梁处厚度为外露梁板处厚度为25-30mm。

　　三、影响混凝土碳化的因素

　　1、 环境条件对碳化速度的影响

　　(1)光照和温度。 混凝土碳化与光照和温度有直接关系。 温度升高，碳化反应和 CO2 扩散速度加快，所以碳化速度加快 阳光的直射，加速了其化学反应，也能使碳化速度加快。

　　(2)相对湿度。 相对湿度决定孔隙水的饱和程度。 碳化是液相反应，在相对湿度低于45%的空气中 (干燥状态)的混凝土很难碳化;在相对湿度大于95%的潮湿空气中或在水中的混凝土由于透气性小，反而难以碳化。 在45%- 95%的环境相对湿度范围，随着环境相对湿度的增大，混凝土的碳化速度降低。

　　(3)环境中 CO2 浓度。 CO2 浓度越高，碳化速度就越快。 一般认为，混凝土的碳化速度与 CO2 浓度的平方根成正比。

　　2、混凝土碳化的影响因素

　　(1)水泥品种的影响 水泥品种不同，水泥水化产物中碱性物质的含量及混凝土的渗透性不同，故对混凝土碳化速度有一定影响。 在快速试验条件下，矿渣水泥混凝土比同一水灰比的普通水泥混凝土碳化快 10 -20%，在室外暴露条件下，快50- 90%。

　　(2)水泥用量的影响。 水泥用量直接影响混凝土吸收 CO2 的量，因此对混凝土碳化速度有一定影响。 混凝土吸收CO2 的量取决于水泥用量和混凝土的水化程度，水泥用量越大，其碳化速度越慢。

　　(3)水灰比对碳化速度的影响。 水灰比是决定混凝土性能的重要参数，对混凝土碳化速度影响极大。 众所周知，水灰比基本上决定了混凝土的孔结构，水灰比越大，混凝土内部的孔隙率就越大。 由于CO2 扩散是在混凝土内部的气孔和毛细孔中进行的，因此，水灰比在一定程度上决定了 CO2 在混凝土中的扩散速度，水灰比越大，混凝土碳化速度也就越快。

　　(4)骨料的品种及颗粒级配。骨料的品种和颗粒级配影响混凝土的密实度，从而影响到碳化速度。 粗骨料粒越大，越容易造成离析、 泌水，影响稳定性，增加了透气性，降低密实度 。而轻骨料本身气泡多，透气性大 。所以骨料的品种及颗粒级配能影响混凝土的碳化速度。

　　(5)混凝土掺合料对碳化的影响。 在普通水泥混凝土中，掺加粉煤灰后，由于水泥中的熟料量相应地减少了，致使混凝土吸收 CO2 的能力降低，同时，由于粉煤灰混凝土的早期强度低，孔结构差，加速了 CO2 的扩散速度，从而使碳化速度加快，当粉煤灰掺量小于 10%时，可不考虑粉煤灰的影响;当粉煤灰掺量超过 20%时，则必须考虑粉煤灰对碳化的影响，并应控制粉煤灰掺量(不超过30%)。

　　(6)施工质量及养护对碳化的影响。 混凝土施工质量对混凝土的品质有很大影响，混凝土浇注振捣不仅影响混凝土的强度，而且直接影响混凝土的密实性，因此，施工质量对混凝土碳化有很大影响 。在其它条件相同时，施工质量好，混凝土强度高，密实性好，其抗碳化性能强;施工质量差，混凝土表面不平整，内部有裂缝、 蜂窝 孔洞等，增加了 CO2 在混凝土中的扩散路径，使碳化速度加快混凝土养护状况对混凝土碳化也有一定影响。 混凝土早期养护不良，水泥水化不充分，使表层混凝土渗透性增大，碳化加快。另外，混凝土养护方法对碳化速度也有一定影响。 混凝土养护仅靠浇水是不够的， 覆盖养护很重要，板墙虽然难以覆盖， 但可以通过喷刷养护剂来达到养护的目的。 比如在一些混凝土结构回弹时发现， 同样是C35或C30 强度等级的混凝土墙， 由于拆模后及时喷刷了养护剂 ，两个多月的碳化值仅为0.5mm ，只有表皮碳化， 而同样配合比却没有喷养护剂的其他混凝土板墙， 其碳化值高达3-4mm， 甚至为5mm。

　　(7)混凝土抗压强度的影响。混凝土抗压强度是混凝土最基本的性能指标，也是衡量混凝土品质的综合参数，它与混凝土的水灰比有非常密切的关系，并在一定程度上反映了水泥品种、 水泥用量与水泥强度、 骨料品种 、外加剂、 以及施工质量与养护方法等对混凝土品

　　质的影响，混凝土强度高，其抗碳化能力强。 因此，很多学者都研究了混凝土抗压强度与碳化的关系这些研究结果表明，混凝土碳化深度与抗压强度的倒数成正比。

　　四、混凝土碳化的对策

　　混凝土的碳化受环境、 温度 、湿度含量、 水泥用量、 水灰比、 掺合料和外加剂、水泥品种、 骨料品种、 施工工艺等综合因素的影响， 很难彻底控制住， 目前还没有一个更好、 更有效的解决办法， 只能靠混凝土供应方和施工方共同采取一些必要的措施， 在不增加更多成本的情况下， 尽量减少、 减慢混凝土碳化的发生。

　　1、混凝土搅拌站适当地掺加掺合料，采用优质外加剂， 严格控制原材料质量， 严格按混凝土配合比搅拌 ，控制好拌合物坍落度 ，在满足泵送要求的情况下尽量减小其坍落度。

　　2、施工单位应加强对混凝土施工队伍质量意识教育 ，不要只图进度 ，不顾质量，严禁向混凝土中加水， 振捣要密实， 养护方法 ，养护时间及拆模时间都要严格按照国家有关规范执行。

　　3、对于建筑物在使用上不要随意改变原设计的使用条件。 因为建筑物使用条件的改变，直接关系到外界气体 、温度、 湿度等因素变化所引起的混凝土内部某些情况的变化。

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