陳忠成

(貴州中水建設(shè)股份有限公司，貴陽 550002)

水工建筑中混凝土碳化的原因及對策

陳忠成

(貴州中水建設(shè)股份有限公司，貴陽 550002)

對水工建筑來說，由于混凝土質(zhì)量的主要影響因素之一是混凝土的碳化問題，因此在水工建筑的施工過程中應(yīng)該高度重視。分析了水工建筑混凝土的碳化機理和影響因素及影響混凝土碳化的主要原因，提出了水工建筑施工中防治混凝土碳化的對策，從而達到或延長施工建筑工程的使用壽命。

水工建筑;混凝土;碳化;原因;對策

0 前言

水工建筑主要組成部分就是混凝土，在水工建筑的混凝土建筑物中，普遍存在著因為混凝土碳化而導(dǎo)致水工建筑內(nèi)部鋼筋的銹蝕，從而造成混凝土結(jié)構(gòu)物的破壞，并且這種破壞是一種危害極大的損壞。水工建筑物的耐久性與混凝土的碳化密切相關(guān)，如果建筑物的混凝土碳化嚴重的話，將導(dǎo)致建筑物混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)剝落、開裂的現(xiàn)象，不僅破壞了原有的保護層，同時還使得建筑結(jié)構(gòu)物受到損壞，最終水工建筑物的壽命會縮短。因此，只有影響混凝土碳化的原因被充分正確地認識到的時候，才能據(jù)此采取和制定相關(guān)的措施，預(yù)防建筑物混凝土碳化現(xiàn)象的發(fā)生，從而真正實現(xiàn)水工建筑的功能，并且水工建筑的使用年限也將延長。

1 混凝土碳化的概念

混凝土的碳化是混凝土所受到的一種化學(xué)腐蝕?？諝庵蠧O2氣滲透到混凝土內(nèi)，與其堿性物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)后生成碳酸鹽和水，使混凝土堿度降低的過程稱為混凝土碳化，又稱作中性化，其化學(xué)反應(yīng)為：Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O。水泥在水化過程中生成大量的氫氧化鈣，使混凝土空隙中充滿了飽和氫氧化鈣溶液，其堿性介質(zhì)對鋼筋有良好的保護作用，使鋼筋表面生成難溶的Fe3O4，稱為鈍化膜。碳化后使混凝土的堿度降低，當(dāng)碳化超過混凝土的保護層時，在水與空氣存在的條件下，就會使混凝土失去對鋼筋的保護作用，鋼筋開始生銹?？梢姡炷撂蓟饔靡话悴粫苯右鹌湫阅艿牧踊?，對于素混凝土，碳化還有提高混凝土耐久性的效果，但對于鋼筋混凝土來說，碳化會使混凝土的堿度降低，同時，增加混凝土孔溶液中氫離子數(shù)量，因而會使混凝土對鋼筋的保護作用減弱。

2 水工建筑混凝土碳化的原因

導(dǎo)致水工建筑物混凝土碳化的原因有很多，主要可分為兩大類：內(nèi)在原因和外部原因。

2.1 由于內(nèi)部原因?qū)е碌乃そㄖ锘炷撂蓟?/h3>

2.1.1 集料級配和品種

混凝土所使用的集料級配和品種的不同，會使得建筑物內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)有很大的差別，水工建筑物混凝土的密實性會受到直接影響?；炷撂蓟乃俣缺容^慢的一般會是級配較好、材質(zhì)致密堅實的集科的混凝土。

2.1.2 水泥的品種和用量

不同品種的水泥會有不同混合材量、礦物組成、生料化學(xué)成分、外加劑，混凝土的堿度和水泥本身的活性將會受到這些因素直接影響，同時這些因素對混凝土碳化的速度也有一定的影響。一般來說，混凝土的碳化速度與水泥中所含熟料的多少成反比?？梢酝ㄟ^添加一些例如引氣劑、減水劑的外加劑來提高混凝土的抗?jié)B性，減弱混凝土的碳化速度。增加水工建筑物中混凝土的水泥用量，不僅混凝土的和易性可以被改變，從而混凝土的密實性也會得到提高，同時混凝土的堿性儲備還可以得到一定程度的增加，增強了混凝土的抗碳化性能。隨水泥用量的增大，建筑物的混凝土碳化速度反而降低。

2.1.3 水灰比

在保證水泥用量一定的前提下，混凝土的孔隙率可以通過增大水灰比而得到增加，同時降低了密實度，增大了滲透性，導(dǎo)致建筑物混凝土體內(nèi)進入了空氣中較多的有害化學(xué)物質(zhì)及水分，從而使水工建筑物的混凝土碳化速度加快。

2.1.4 磨細礦物摻料的數(shù)量和品種

若混凝土中摻料不能自行硬化的活性水硬性材料，可以通過與加入的石灰或者與水泥水化析出的氫氧化鈣相互作用，并且形成了穩(wěn)定性較強的膠結(jié)物質(zhì)，從而降低了混凝土堿度。在采用等量取代水灰比不變的情況下，混凝土的碳化速度與摻料量取代水泥量的大小有關(guān)。

2.1.5 養(yǎng)護質(zhì)量

在水工建筑物的混凝土成型后，其養(yǎng)護必須在適宜的環(huán)境中才能有效的進行，養(yǎng)護好的混凝土的特點有強度高、膠凝好、抗侵蝕能力強、內(nèi)實外光，大氣中的水分和二氧化碳會被阻止進入混凝土的內(nèi)部，混凝土的碳化速度會得到延緩。如果混凝土養(yǎng)護的不好，混凝土抗侵蝕性會變差，大氣中水分和二氧化碳將會很容易進入混凝土內(nèi)部，從而會使混凝土的碳化速度加快。

2.1.6 施工質(zhì)量

水工建筑的施工質(zhì)量差主要表現(xiàn)為兩個方面：①蜂窩、麻面、空洞多，給大氣中的二氧化碳和水分的滲入創(chuàng)造了條件;②振搗不密實，造成混凝土強度低，從而會使混凝土的碳化速度加快。

2.2 由于外部原因?qū)е碌乃そㄖ锘炷撂蓟?/h3>

2.2.1 酸性介質(zhì)

混凝土碳化的直接原因是由于混凝土孔隙中滲入了酸性氣體，并且在混凝土的液相中溶解形成酸，與水泥石中的硅酸鹽、鋁酸鹽、氫氧化鈣及其他化合物發(fā)生中和反應(yīng)，使得水泥發(fā)生變質(zhì)，降低了混凝土的堿度?；炷林袖摻钿P蝕的另外一個原因是在混凝土液相中氯離子形成鹽酸，與氧氧化鈣作用后生成氯化鈣，由于氯化鈣吸濕性很高，從而導(dǎo)致鋼筋發(fā)生潰爛性銹蝕現(xiàn)象。

2.2.2 溫度和光照

如果混凝土表面的溫度下降，由于表面收縮產(chǎn)生的拉力在超過混凝土本身的抗拉強度后，開裂便會發(fā)生，逐漸脫落和裂縫會發(fā)生，使得水分和二氧化碳很容易進入，從而會使混凝土的碳化速度加快。

2.2.3 相對濕度和含水率

混凝土碳化速度系數(shù)和含水率的大小直接與周圍介質(zhì)的相對濕度有關(guān)，在實際工程中，混凝土結(jié)構(gòu)下部的碳化程度較上部輕，主要是濕度影響的結(jié)果。

2.2.4 滲漏和凍融

混凝土中的氫氧化鈣流失大部分原因是滲漏水的作用，碳酸鈣結(jié)晶會在混凝土表面上形成，從而會分解混凝土的水化產(chǎn)物，混凝土堿度和強度會被嚴重降低。由于溫度交替變化，在混凝土水位變化或浸水飽和部位，其內(nèi)部的孔隙水交替地融解松弛和凍結(jié)膨脹，造成大面積產(chǎn)生裂縫或疏松剝落現(xiàn)象的發(fā)生，最終導(dǎo)致混凝土碳化的發(fā)生。

3 針對混凝土碳化采取的對策

3.1 水工混凝土建筑的設(shè)計

針對水工建筑物中不同的環(huán)境因素和不同的結(jié)構(gòu)形式，混凝土的保護層也應(yīng)當(dāng)采取不同的厚度。

3.2 施工方面

水工建筑的施工直接關(guān)系著混凝土質(zhì)量優(yōu)劣：①建筑材料的選擇要謹慎。抗碳化能力強的硅酸鹽水泥優(yōu)先選用;選用級配良好和質(zhì)地硬實的石料和砂來做集料;施工中不僅要用篩選、石要洗，同時剔除集料中的有害物質(zhì)也要高度重視;②在混凝土中可摻入適宜優(yōu)質(zhì)的如阻水劑、減水劑等外加劑，來改善混凝土的某些性能，提高其強度和抗?jié)B性、抗凍性、密實性;③混凝土的水灰比要嚴格控制，要求是水灰比小，低塌落度，在滿足配料和施工需要的最低范圍內(nèi)控制水的用量，盡量減少混凝土的自由水;④養(yǎng)護和振搗，要有及時的混凝土養(yǎng)護，養(yǎng)護按照不同水泥品種所要求的時間，環(huán)境的濕度和溫度要控制好，以使混凝土在適宜的環(huán)境中進行養(yǎng)護;嚴格按照相關(guān)的規(guī)定標準來進行振搗，必要時可作表面處理;⑤鋼筋混凝土保護層厚度，施工時要將鋼筋用事先預(yù)制好的高標號砂漿墊塊墊好，使鋼筋混凝土保護層厚度滿足設(shè)計要求;⑥施工縫要做到不留或少留，對留的施工縫要處理好接縫處。

3.3 水工建筑的使用

在水工建筑物的使用上，原設(shè)計的使用條件不要隨意改變。因為溫度、外界氣體、濕度等因素變化所引起的混凝土內(nèi)部某些情況的變化直接與水工建筑物使用條件的改變相關(guān)。

3.4 水工建筑的治理方面

水工建筑中混凝土構(gòu)件的治理主要包括加強維護和定期檢查兩方面。對于輕易產(chǎn)生混凝土碳化的構(gòu)件，需要派專人定期觀察并及時進行濕度、溫度的測試，檢查并具體記錄碳化深度和裂縫情況。若發(fā)現(xiàn)混凝土表面有剝落、開裂現(xiàn)象時，需要采取使混凝土表面與大氣隔離或者及時利用防護涂料對混凝土表面進行封閉的措施，保證混凝土的裂縫不會繼續(xù)擴大，必要時可采取混凝土補強處理。

4 結(jié)語

綜上所述，水工建筑物中混凝土碳化的問題比較復(fù)雜，也有很多的原因，預(yù)防對策要及時的采取。雖然混凝土的耐久性與混凝土碳化有很重要的影響，但是只要管理嚴格，施工科學(xué)，采取各種措施，減慢混凝土碳化速度或預(yù)防混凝土的碳化是完全有可能做到的。

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1007-7596(2012)07-0251-02

2012-07-09

陳忠成(1974-)，男，貴州貴陽人，工程師，從事水利工程勘測設(shè)計工作。