混凝土碳化的影響因素及應(yīng)對措施

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1、混凝土碳化的影響因素及應(yīng)對措施錢大偉戴煒（宿遷市建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心有限公司）【摘要】本文先介紹了混凝土的碳化機(jī)理，然后分三個方面詳細(xì)研究了混凝土碳化的影響因素，最后給出了相應(yīng)的防碳化措施?！娟P(guān)鍵詞】混凝土；碳化；影響；措施1前言混凝土的強(qiáng)度和耐久度是混凝土結(jié)構(gòu)的兩個重要指標(biāo)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們從片面追求混凝土的高強(qiáng)度轉(zhuǎn)移到重視混凝土結(jié)構(gòu)的耐久度上來?；炷量固蓟芰κ呛饬炕炷两Y(jié)構(gòu)耐久性的一個重要指標(biāo)?？固蓟芰Σ畹幕炷翗?gòu)件，會引起鋼筋的銹蝕，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)破壞，減少建筑物的使用壽命。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，溫室效應(yīng)越來越顯著，大氣中CO2

2、濃度越來越高，大量處于暴露環(huán)境中的混凝土結(jié)構(gòu)物面臨的碳化問題越來越嚴(yán)重。因此，研究混凝土碳化的影響因素及應(yīng)對措施就顯得尤為重要。2混凝土的碳化機(jī)理混凝土的基本組成材料為水泥、水、砂和石子，其中硅酸鹽水泥熟料礦物主要由硅酸三鈣和硅酸二鈣組成，在拌合混凝土?xí)r，它們與水發(fā)生如下的化學(xué)反應(yīng)：2（3CaO·SiO2）+6H2O＝3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)22（2CaO·SiO2）+4H2O＝3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2由上可知，硅酸鹽水泥的主要水化產(chǎn)物為水化硅酸鈣和Ca(OH)2，其中Ca(OH)2在水中的溶解度極

3、低，除少量溶于孔隙液中，使孔隙液成為飽和堿性溶液，它的PH值為12.5～13.5，這種高堿性的環(huán)境有利于保護(hù)鋼筋，相當(dāng)于在鋼筋周圍產(chǎn)生了一層“保護(hù)膜”，使其免遭銹蝕。由于施工過程中的種種原因，混凝土內(nèi)部存在許多大小不一的毛細(xì)孔、孔隙、氣泡、甚至缺陷，因此形成的混凝土實(shí)際是一個含固相、液相、氣相的非均勻物質(zhì)，于是環(huán)境中的二氧化碳?xì)怏w便通過這些無法避免的缺陷，滲透到毛細(xì)孔和孔隙中，與其中的孔隙液所溶解的Ca(OH)2進(jìn)行中和反應(yīng)，其化學(xué)方程式如下：CO2+H2O＝H2CO3Ca(OH)2+H2CO3＝CaCO3+2H2O反應(yīng)后，毛細(xì)孔周圍水泥石中

4、的羥鈣石補(bǔ)充溶解為Ca和OH，反向擴(kuò)散到孔隙液中，與繼續(xù)擴(kuò)散進(jìn)來的CO2反應(yīng)，一直到孔溶液中的PH值降為8.5～9.0時(shí)，這層毛細(xì)孔才不再進(jìn)行這種中和反應(yīng)，即所謂“已碳化”，混凝土表層碳化后，大氣中的CO2繼續(xù)沿混凝土中未完全充水的毛細(xì)孔道向混凝土深處氣相擴(kuò)散，更深入地進(jìn)行碳化反應(yīng)。這些反映使混凝土中的堿度降低，破壞鋼筋周圍的“保護(hù)膜”，這樣就會加速鋼筋的銹蝕，因銹蝕就會引起體積膨脹使混凝土覆蓋層遭受破壞，從而發(fā)生沿鋼筋界面出現(xiàn)裂縫以及混凝土覆蓋層剝落等現(xiàn)象。3混凝土碳化的影響因素經(jīng)上所述，碳化對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有不利影響，必須對其影響因素進(jìn)行

5、全面的了解以采取積極有效的預(yù)防措施。4混凝土碳化速度取決于混凝土的密實(shí)度及其堿儲備量，混凝土的密實(shí)度越大，堿儲備量越多，其抗碳化能力越強(qiáng)。影響混凝土碳化的因素很多很復(fù)雜，可以從以下幾個方面予以分類：混凝土自身方面、環(huán)境條件方面、施工方面。3.1混凝土自身方面3.1.1水泥用量增加水泥用量可以改善混凝土的和易性和密實(shí)度，提高堿儲備量。水泥用量直接影響混凝土吸收CO2的量，水泥用量越大，混凝土碳化速度就越慢。3.1.2水泥品種水泥品種不一樣，其化學(xué)成分、礦物成分以及混合材的品種和含量有所差別，必然影響到混凝土的滲透性及其堿性，對碳化速度必然有影響

6、。一般說來，使用加摻合料較多的水泥（如礦渣硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥）比普通硅酸鹽水泥碳化速度更快，早強(qiáng)水泥的抗碳化能力好一些，而且強(qiáng)度等級高一些的水泥的抗碳化能力要強(qiáng)。3.1.3水灰比水灰比是決定混凝土各項(xiàng)性能的一個重要參數(shù)。水灰比越小，混凝土結(jié)構(gòu)的孔隙率就越小，密實(shí)度就越大，從而使CO2的擴(kuò)散速度以及碳化速度減小。3.1.4骨料的品種及顆粒級配骨料的品種和顆粒級配影響混凝土的密實(shí)度，從而影響到碳化速度。粗骨料粒徑越大，越容易造成離析、泌水，影響穩(wěn)定性，增加了透氣性，降低密實(shí)度。而輕骨料本身氣泡多，透氣性大，所以能通過骨料使混凝土碳化。一

7、般來說，輕骨料混凝土的抗碳化能力弱于普通混凝土，需要摻用加氣劑或減水劑來減緩它的碳化速度。3.1.5礦物摻合料現(xiàn)在的商品混凝土中多數(shù)都使用粉煤灰，這樣可以有效的降低成本。粉煤灰混凝土的抗碳化能力呈現(xiàn)早期低后期強(qiáng)的特點(diǎn)。粉煤灰早期強(qiáng)度低，孔結(jié)構(gòu)差，抗碳化能力低于同等條件下的普通混凝土；隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增加，粉煤灰的火山灰效應(yīng)及微集料充填效應(yīng)得以發(fā)揮，使得有害孔減少，無害孔增加，提高抗碳化能力。但是粉煤灰影響到混凝土的堿儲備量，摻量過大時(shí)（>30%）時(shí)抗碳化能力下降，低摻量粉煤灰顯著提高了混凝土的抗碳化能力，其中粉煤灰的最佳摻量在15％～17％。采

8、用粉煤灰與礦渣雙摻技術(shù)能夠提高混凝土的抗碳化能力。還可以摻加優(yōu)質(zhì)減水劑或引氣劑，這樣可以有效改善混凝土的和易性，減小水灰比，制成密實(shí)度高的混凝土，減慢碳化速度。3.