水工建筑物混凝土碳化分析

       摘 要：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，混凝土碳化对混凝土结构破坏影响很大。混凝土完成浇筑和水化过程就必须在恰当的客观环境中进行保养。

　　关键词：水土建筑物；混凝土；碳化分析

　　中图分类号：TV698 文献标识码:A

　　1 混凝土碳化机理

　　混凝土具有毛细管-孔隙结构的特点，这些毛细管-孔隙包括混凝土成型时残留下来的气泡，水泥石中的毛细孔和凝胶孔，以及水泥石和集料接触处的孔穴等等。此外，还可能存在着由于水泥石的干燥收缩和温度变形而引起的微裂缝。普通混凝土的孔隙率一般不少于8～10%。

　　混凝土发生碳化能够带来双重效果，一个是增强其刚性程度，减弱渗透效果，推论得出可能是由于碳化会出现水析出，使水化效果更快速更充分，而当中碳酸钙会填充内部空隙。增强密实程度，但是碳化使酸性增强，会带来钢筋材料的腐蚀。

　　2　混凝土碳化影响因素

　　水工建筑的砼碳化由很多原因造成，想要分析出具体原因，应当重内因和外因两方面进行思考，分析，实现效果的最强化。

　　2.1　影响混凝土碳化的内在因素

　　2.1.1　水泥品种

　　水泥的品种不同，矿物含量有异，添加剂等的数量和种类不一样，也将导致水泥的性能和碱性程度变化，这和碳化都有直接关系。通常来说，熟料的比例越大，引起的碳化程度就越弱。外加剂都有助于抗震，减少碳化能力。不过还有氯盐成分的抗低温材料对钢筋有腐蚀作用，因此要注意控制使用量。把握掺入比例。

　　2.1.2　集料品种和级配

　　材料的规格和级配不一样可能带来结构空隙大小的差异，这直接就导致严密程度的差异。通常密实程度好的材料在碳化发生的速度上也会缓慢，所以，密实程度越高越好。

　　2.1.3　磨细矿物掺料的品种和数量

　　带有活性水的掺入性材料，有一些不能单独发生硬化，但是，与水泥和石灰再发生化学反应后，生成的物质就较为稳定，这会促进碱度状态的减少，如果其他条件相同。加入的掺入料和水泥的比例数字越大，碳化发生的程度和速度上就会越高。

　　2.1.4　水泥用量

　　水泥量的提升使用。会带来砼的和易性的变化。有利于提升密实程度。另一面有助于碱性能力的增加，这对于增强抗碳化比例有较强的能力，水泥的用量越大，碳化的速度就会放慢。

　　2.1.5　水灰比

　　水泥总量不变的情况下，提升水和灰的比例会提升砼的空隙尺寸和数量，因此密度下降，抗渗性减弱。这时候与外部接触的几率变大，发生反应的几率也变大，带来碳化速度的增加。

　　2.1.6　施工质量

　　振捣不到位也是施工质量不好的一个表现。这会带来强度的下降，并形成麻面蜂窝的问题。一方面感官质量和强度下降，另一方面提升与外界互动的几率，提升了碳化的速率。

　　2.1.7　养护质量

　　一个保养合格的混凝土能具有强度高，紧致，抗侵蚀抗压的力能力高，并有助于阻止外部腐蚀性元素进入内部，抵抗碳化。

　　2.2　影响混凝土碳化的外界因素

　　2.2.1　酸性介质

　　二氧化碳等气体本身属于酸性气体。如果进入混凝土内部之后形成液态的酸，并与内部的硅酸盐，Ca（OH）2，铝酸盐等等发生化学反应。这必然导致成分变化，总体碱度减少，碳化直接发生。经过研究可以说明，CO2的浓度越大，碳化的速度越快，它们二者是正比例的关系。

　　2.2.2　温度和光照

　　温度突然下降会直接引起结构收缩，这一力的扩展如果超过了混凝土自身的耐受限度就会发生结构性破损，就是开裂或者部分剥落。这样的结构空隙会给水和二氧化碳的进入带来机会，促进碳化的发生。

　　处于阳光直射下的混凝土的温度要高于背阴处的混凝土。二氧化碳的渗入能力很高，这为它和Ca（OH）2相互反应打下了基础，在光和热的作用下，碳化能力增强，反应更为剧烈。

　　2.2.3　含水量和相对湿度

　　周围介质的相对湿度直接影响混凝土含水率和碳化速度系数的大小。过高的湿度（如100%），使混凝土孔隙充满水，CO2不易扩散到水泥石中，过低的湿度（如25%），则孔隙中没有足够的水使CO2生成碳酸，碳化作用都不易进行；当周围介质的相对湿度为50～70%，混凝土碳化速度最快。因此，混凝土碳化速度还取决于混凝土的含水量及周围介质的相对湿度。实际工程中混凝土结构下部的碳化程度较上部轻，主要是湿度影响的结果。

　　2.2.4　冻融和渗漏

　　混凝土结构处于进水状态或者水的含量交替变化的时候，也会带来温度的起落，反复紧缩和扩张，令混凝土的密实程度下降，出现裂纹，并带来碳化程度的升高。水的流出会导致Ca（OH）2随之排出，而在建筑表面产生碳酸钙，这将会分离砼水化后的物质，这会带来混凝土强度的严重下降，钢筋的损伤程度也会进一步提升。

　　3 混凝土碳化的简易测试

　　化学检验需要预先清除砼的外层保护膜。再使用酚酞落入表层，观察混凝土的状态是否发生变化，变色代表有碳化发生，利用这一方法也可以检查出碳化的程度和深度。

　　3.1 酚酞剂的配制

　　根据实践试验结果得出，用99%的酒精加1%的酚酞液，所配制的酚酞剂呈浅色；用96%的酒精加4%的酚酞液，所配制的酚酞剂呈深色。二者均可用来测试混凝土的碳化情况。

　　3.2 混凝土碳化判定及其深度检测

　　首先将所需检测的混凝土表面打凿到需要的测试深度，然后把表面清理干净，涂抹或滴入已配制好的酚酞剂。当酚酞剂涂抹或滴入混凝土内1～2分种后，便有反应。若混凝土变红色，则混凝土未碳化；若混凝土不变色，则混凝土已碳化。因为酚酞剂内含有大量酒精，容易挥发，所以在测试和观察时速度要快，要尽快量出混凝土内碳化与非碳化的界面尺寸，以便得到准确的碳化深度。

　　3.3 混凝土碳化检测值的取得

　　由于水工建筑中混凝土结构物的部位不同，其碳化程度也不尽相同，所以在进行混凝土碳化测试时，一定要多测几次，以其平均值为混凝土碳化检测值。

　　3.4 测试混凝土碳化凿开面的处理

　　在混凝土碳化测试工作完成后，对检测混凝土碳化的凿开面应用环氧树脂砂浆或环氧混凝土作填补封闭处理。

　　4 混凝土碳化的防止措施

　　混凝土碳化有混凝土“癌症”之说，关键是应采取防止措施。

　　4.1 设计方面

　　根据水工建筑物中不同的结构形式和不同的环境因素，分别对混凝土的保护层采取不同的厚度，应尽量避免一律采用2～3cm。

　　4.2 施工方面

　　施工技术是保证混凝土质量的有效办法，这当中一个是要注意对混凝土材料的着重选择，好中选优，保证质量，通常硅酸盐的抗碳化能力较强，应优先选用。应当满足必要的操作流程，例如对于石头的清洗和筛漏要及时，并注意去除当中的杂质废物甚至腐蚀品。二是外加剂的质量应当过关，有助于提升混凝土的性能。提升强度，严密度，抗低温，抗渗漏等性质。第三，应当注意成分比配的严格实行，水灰比的数值药效，塌落度要越小越好。并把水的总量控制在操作配料的最小使用度内，并降低自由水的含有几率。

　　4.3 使用方面

　　水工建筑使用上应当和设计规划中的要求相统一，不可随便更改。如果控制不好，会引发混凝土与外部条件之间的协调性减弱。而混凝土的成分以及结构必然会发生化学和物理上的变化。特别是混凝土结构容易发生活动和摩擦的地方，更应当加强包裹和隔离工作。

　　4.4 管理方面

　　对于水工建筑的混凝土，应当从多方面进行养护管理，应当及时做好检查措施，增强保养投入，对重点发病的地方应当特别注意，派遣人员，投入时间来进行正规的裂纹和碳化程度的测量，及时记录。如果已经发生了裂纹和干落的状况，要马上用涂料等进行修护，使之与空气和外界侵蚀物相分离，将问题控制在最小的状态。以免其扩大，将更加难以收拾。可进行混凝土补强。有助于提升硬度等级。

　　结语

　　对建筑砼碳化过程会产生影响的方面很多，问题形成的原因和状态也较为复杂，其预防和杜绝的办法多种多样，应当进一步加强探讨，本文总结的水工建筑物砼碳化的分析办法也可以利用于相似表征的砼碳化状况中。

　　参考文献